一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法技术

本发明专利技术公开了一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法，将单个激光传感器和棱镜配合，利用棱镜的全反射原理，将产品的竖直方向上的厚度转换为水平方向上的宽度进行测量，实现单个激光传感器获取产品的3D点云，降低成本；在每次量测前通过激光传感器实时扫描产品载具上的特定位置，实现实时标定，无需外加激光传感器和标定块，不受外部环境温度影响，降低成本的同时保证量测精度和量测效率；将3D点云转化为2D深度图并对2D深度图进行计算，简化计算方式，降低计算量和计算难度，便于后期维护，自动化程度高。自动化程度高。自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法


[0001]本专利技术涉及机器视觉
，具体涉及一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法。

技术介绍

[0002]目前，我国已经成为笔记本电脑和平板电脑的生产制造大国，迫切需要高精度测量和检测的自动光学检测（AOI，Automatic Optical Inspection）设备，对电脑前盖、后盖和鼠标键盘厚度进行自动化量测，缩短量测时间，提升量测效率。
[0003]现有技术中，通常采用两个激光传感器上下对射以实现对厚度进行量测；例如中国专利CN111913188A，该申请提供了一种航天大尺寸壁板厚度自动测量装置即方法，包括可移动连接有上下分布的第一激光传感器和第二激光传感器，且两个所述第二导轨上的第一激光传感器和第二激光传感器分别对称设置。该申请实现了激光三角测厚技术在航天大型壁板厚度测量的应用，替代了原有超声人工手动测量实现了自动测量，提高检测效率。但是其使用过程中发现，两个激光传感器存在不同方向的温度漂移，测量存在误差，成本也较大。对此，现有技术中通常采用额外增加标定块来克服激光传感器中存在的温度漂移，但是其无法实现实时对温度漂移进行标定，且造价成本较高，仍然存在一定的量测误差，量测精度较低。
[0004]因此，开发一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法，通过单个激光传感器与棱镜配合替代两个激光传感器，保证温度漂移方向的一致性，实现实时标定，将3D点云转化为2D深度图中进行计算，提升量测精度、降低量测难度，实现高速高精度厚度量测，显然具有实际的现实意义。<br/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法，通过单个激光传感器与棱镜结合实现对产品进行厚度量测，并完成实时标定，将3D点云转化为2D深度图中进行厚度计算，化繁为简，计算难度降低。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法，包括以下步骤：S1、选取多个待测点位，通过获取每个待测点位的厚度标准值，记为LabN，N为待测点位的序号；S2、在产品载具上选取一个特定位置，通过激光传感器扫描该特定位置，计算该特定位置的初始深度值，记为初始深度值V0；S3、在每次激光传感器扫描前，通过激光传感器扫描步骤S1中选取的特定位置，计算该特定位置的实时深度值，记为实时深度值V1；S4、计算温度漂移值：将步骤S2中的实时深度值V1与步骤S1中的初始深度值V0进行比较并计算，获取差值Cali，将差值Cali作为温度漂移值；
S5、所述产品载具上放置有两个相对于产品载具的中轴线对称设置的棱镜，将产品放置于两个棱镜的中间位置，通过激光传感器对产品进行扫描，获取产品的3D点云；S6、产品的3D点云获取每个待测点位的产品深度值，并将各个产品深度值与厚度标准值进行比对，获取补偿值；S7、重复步骤S3
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S5，获取下一个产品的3D点云，并获取每个待测点位的产品深度测量值，根据获取的产品深度测量值、步骤S6中所述的补偿值、步骤S4中所述的差值Cali计算产品在各个待测点位处的厚度。
[0007]优选地，所述激光传感器位于产品载具的上方，所述棱镜为直角三棱镜，所述直角三棱镜的长边位于靠近所述产品载具的中心轴线处，所述产品竖直放置在所述产品载具上，将产品的竖直方向上的厚度转换为水平方向上的宽度进行测量；当激光传感器扫描产品时，激光传感器射出的光束分为第一激光光束和第二激光光束，并分别经过对应的棱镜反射至产品的内侧和外侧。
[0008]优选地，所述待测点位的数量为1~10个，所述每个待测点位的厚度标准值为实验室测量得到的标准数据。
[0009]优选地，所述特定位置包括产品载具厚度方向上选取的一个点，步骤S2中所述深度值V0为该特定位置与产品载具上端面之间的距离。
[0010]优选地，所述特定位置包括产品载具厚度方向上一个圆的圆点、一个三角形的顶点、一个矩形的中心点或其中一个顶点。
[0011]优选地，步骤S4中所述差值Cali的计算方法为：差值Cali=2（实时深度值V1
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初始深度值V0）。
[0012]上文中，由于激光传感器普遍存在温度漂移，即外界环境温度差异变化和激光传感器自身数据差，刚开始启动运行时，激光传感器的数据存在不稳定的问题；通常情况下需要额外增加标定块来克服温度漂移；本申请中，由于只设置一个激光传感器，虽然温度漂移存在，但是温度漂移存在一致性，即对于测量厚度时，产品内侧激光传感器的温度漂移方向和外侧的温度漂移方向是同一个方向；因此，通过设置特定位置，先通过激光传感器扫描并计算特定位置与产品载具之间的距离差，获取初始深度值V0，再在每次量测之前再通过激光传感器扫描实时距离差，获取实时深度值V1，根据初始深度值V0和实时深度值V1计算差值Cali，即得温度漂移值，采用实时标定替代标定块，精度更高。
[0013]优选地，步骤S5中所述3D点云包括内侧点云和外侧点云；每个所述待测点位对应的内侧点位和外侧点云的连接线相互平行。
[0014]优选地，每个所述待测点位对应的内侧点云和外侧点云的连接线与水平面平行或与水平面呈一定夹角；当每个所述待测点位对应的内侧点云和外侧点云的连接线与水平面平行时，每个待测点位对应的内侧点云和外侧点云的在Y轴上的坐标点相同；当每个所述待测点位对应的内侧点云和外侧点云的连接线呈一定夹角时，所述夹角的角度与产品和水平面之间形成夹角的角度呈互余角。
[0015]优选地，所述步骤S5的具体方法为：将获取的内侧点云和外侧点云转化为深度图像，并根据转化得到的深度图像建立内侧坐标系和外侧坐标系。
[0016]优选地，所述内侧坐标系与所述外侧坐标系的具体建立方法包括：在转化得到的
深度图像中根据产品特征，据抓边算法，将边缘阈值设为0.5mm，低于0.5mm的深度忽略不计，高于0.5mm纳入拟合直线的计算中，拟合直线和中分线，找到X轴和Y轴，再通过点位偏移获取Z轴。
[0017]优选地，步骤S6中，每个待测点位的产品深度值的获取方法包括：根据该待测点位的坐标，在内侧坐标系和外侧坐标系中各自找到对应的点位数据，将其分别转化为对应的内侧深度值和外侧深度值，并将内侧深度值与外侧深度值相加得到产品深度值；将内侧深度值记为Ln0，将外侧深度值记为LN0，产品深度值记为Vn0，补偿值记为OffsetN；Vn0=Ln0+LN0；OffsetN=LabN
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Vn0。
[0018]优选地，转化为对应的内侧深度值和外侧深度值的具体方法包括，在每个待测点位处选取1mm*1mm的区域，并获取该区域内点的深度值并求取均值作为该待测点位处的内侧深度值或外侧深度值。
[0019]优选地，步骤S6中，所述补偿值=厚度标准值
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产品深度值。
[0020]优选地，步骤S7中，下一个产品中，每个待测点位的产品深度测量值的获取方法与步骤S6中每个待测点位的产品深度值的获取方法相同，具体包括：根据该待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用单激光传感器测量厚度的量测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选取多个待测点位，通过获取每个待测点位的厚度标准值，记为LabN；S2、在产品载具上选取一个特定位置，通过激光传感器扫描该特定位置，计算该特定位置的初始深度值，记为初始深度值V0；S3、在每次激光传感器扫描前，通过激光传感器扫描步骤S1中选取的特定位置，计算该特定位置的实时深度值，记为实时深度值V1；S4、计算温度漂移值：将步骤S2中的实时深度值V1与步骤S1中的初始深度值V0进行比较并计算，获取差值Cali，将差值Cali作为温度漂移值；S5、所述产品载具上放置有两个相对于产品载具的中轴线对称设置的棱镜，将产品放置于两个棱镜的中间位置，通过激光传感器对产品进行扫描，获取产品的3D点云；所述3D点云包括内侧点云和外侧点云；每个所述待测点位对应的内侧点位和外侧点云的连接线相互平行；具体方法为：将获取的内侧点云和外侧点云转化为深度图像，并根据转化得到的深度图像建立内侧坐标系和外侧坐标系；S6、产品的3D点云获取每个待测点位的产品深度值，并将各个产品深度值与厚度标准值进行比对，获取补偿值，所述补偿值=厚度标准值
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产品深度值；每个待测点位的产品深度值的获取方法包括：根据该待测点位的坐标，在内侧坐标系和外侧坐标系中各自找到对应的点位数据，将其分别转化为对应的内侧深度值和外侧深度值，并将内侧深度值与外侧深度值相加得到产品深度值；将内侧深度值记为Ln0，将外侧深度值记为LN0，产品深度值记为Vn0，补偿值记为OffsetN；Vn0=Ln0+LN0；OffsetN=LabN
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Vn0；S7、重复步骤S3
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S5，获取下一个产品的3D点云，并获取每个待测点位的内侧深...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，韩冲冲，郑林，
申请(专利权)人：苏州鼎纳自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：