一种壁板类零件的2D测量装置及图像采集方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于零件测量技术领域,尤其涉及是一种壁板类零件的2D测量装置及图像采集方法，装置包括上位机、控制柜、真空检测平台、龙门机构和视觉测量机构。龙门机构安装于真空检测平台，视觉测量机构包括图像采集机构、照明灯和若干视觉靶标；图像采集机构和照明灯安装于龙门机构上，视觉靶标布设于真空检测平台；控制柜与龙门机构和视觉测量机构电连接，与上位机通讯连接。本技术方案可实现对被测零件进行柔性固定，操作快速便捷的同时，最大限度的避免了机械损伤，并且能使得被测零件充分铺平，确保后期2D图像采集的准确性；支持横向和纵向分区采集，尤其适用于大尺寸壁板类零件的2D测量工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
一种壁板类零件的2D测量装置及图像采集方法


[0001]本专利技术属于零件测量
,尤其涉及是一种壁板类零件的2D测量装置及图像采集方法。

技术介绍

[0002]飞机壁板类零件在飞机零件数量中占比较大，且尺寸大、特征多，该类零件的精度直接影响飞机的装配工艺。传统的三坐标测量机、测量臂等测量方法是通过接触式采集散点与理论数模对比得到其尺寸精度。这种传统的测量方法存在实施的局限性，特别是针对某些空间尺寸较小的特征边缘，如直角边缘，采用传统测量方法时测量探头无法接触特征边导致特征边缘无法测量，因此传统的接触式测量方法不仅效率低，而且不能实现零件特征尺寸的全要素检测。
[0003]对此，现有技术中存在部分非接触式数字化检测，如公开号为CN113335557B的中国专利技术专利公开的“一种飞机机身表面装配质量数字化检测方法及系统”，基于表面质量检测仪Ⅰ、跟踪式三维扫描单元等数字化检测工具，结合测量机械臂Ⅰ等运动定位设备实现对飞机机身表面装配质量的数字化检测，包括连接件钉头凹凸量、蒙皮对缝阶差间隙，其测量精度高、测量可达性好，同时能够将检测结果投影到对应的检测区域，保证了飞机表面装配质量的可追溯性。但该技术方案还存在以下问题：
[0004]1)其是对立体设备的三维扫描，不适用于平面被测物的2D测量；
[0005]2)没有固定机构，不能对易弯曲的平面被测物进行精准测量；
[0006]3)其在测量的过程中，存在被测物和多个测量设备等的多向运动，没有严格标准化的定位规则，图像拼接误差大，后台数据处理难度大，达不到平面被测物所需的测量精度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提出一种壁板类零件的2D测量装置及图像采集方法，适用于(飞机)壁板类零件特征边缘尺寸检测。
[0008]实现上述目的所采用的技术方案如下：
[0009]一种壁板类零件的2D测量装置，包括上位机、控制柜、真空检测平台、龙门机构和视觉测量机构；所述真空检测平台包括框架平台，框架平台上布设有用于吸附固定被测零件的真空机构；所述龙门机构包括龙门架和两条相互平行的轨道机构；轨道机构安装于所述框架平台上，龙门架的两端分别与两条滑轨机构连接；龙门框架上安装有驱动机构，驱动机构与所述控制柜电连接，用于控制龙门架在轨道机构上滑行；所述视觉测量机构包括图像采集机构、照明灯和若干视觉靶标；照明灯安装于所述龙门架上，并与控制柜电连接；图像采集机构与控制柜通讯连接，包括有若干安装于龙门架上、用于采集数据的CCD相机；所有视觉靶标分为两组，分别沿两条轨道机构的延伸方向等距间隔设置；所述控制柜与上位机通讯连接，用于接收上位机的控制命令，以及向上位机回传采集数据。
[0010]优选的，所述真空机构包括若干真空接头以及开设于框架平台表面的网状导气槽；真空接头布设于框架平台上，用于接入外部空气压缩设备；网状导气槽中分布设置有若干直通气管接头，网状导气槽与直通气管接头导通设置，直通气管接头通过导气管与真空接头接通。
[0011]优选的，所述网状导气槽划分为若干个网格单元，不同网格单元之间互不相通，一个网格单元中至少设置有一个直通气管接头，一个网格单元对应至少一个真空接头，每个真空接头只与其对应的一个网格单元中的直通气管接头接通。
[0012]优选的，所述框架平台的底部布设有至少四个万向刹车轮。
[0013]优选的，所述框架平台的四周布设有手柄式支脚。
[0014]优选的，所述滑轨机构包括齿轮单元、导轨架以及与导轨架平行设置的齿条，导轨架的两端设置有限位块；齿轮单元与齿条相互啮合，所述龙门架与导轨架滑动连接，所述驱动机构通过齿轮单元与齿条传动连接。
[0015]基于上述一种壁板类零件的2D测量装置，本技术方案提出一种壁板类零件的图像采集方法，包括以下步骤：
[0016]根据2D测量装置的尺寸准备n个CCD相机构成图像采集机构，并将该n个CCD相机呈“一”字型等距间隔布设于龙门架上；其中，n≥2；
[0017]将被测零件放置于真空检测平台上，并利用真空机构将被测零件进行铺平固定；
[0018]将轨道机构的一端作为起始位置，另一端作为末端位置；将龙门架移动至起始位置，建立2D测量装置的初始坐标系，并基于初始坐标系对所有CCD相机进行标定；
[0019]预设图像采集机构拍摄条件，并根据该条件设定龙门架单次移动距离；
[0020]利用控制柜通过驱动机构控制龙门架从起始位置开始，沿轨道机构按单次移动距离间歇性移动，直至龙门架移动到末端位置；在此期间，利用图像采集机构根据龙门架在轨道机构上的停留，对被测零件进行分段图像数据采集，并记录当前所采图像的坐标数据；
[0021]将图像采集机构中所有CCD相机采集到的图像数据与对应的坐标数据一同打包，通过控制柜上传至上位机；
[0022]利用上位机按照坐标数据对图像数据进行拼接，即完成被测零件的图像采集。
[0023]优选的，所述初始坐标系包括以图像采集机构中所有CCD相机的焦点为原点分别建立的坐标系；第1个CCD相机基于自身对应的坐标系为参考坐标系进行标定，第i个CCD相机以第i
‑
1个CCD相机对应的坐标系为参考坐标系进行标定；其中，1＜i≤n，i∈z。
[0024]优选的，所述图像采集机构拍摄条件包括：在对被测零件进行分段图像采集的过程中，龙门架在轨道机构上的每次停留，相应CCD相机拍摄到至少3个视觉靶标，且龙门架在轨道机构上停留的任意两个相邻位置上，相应CCD相机在前一个位置拍摄到的最后一个视觉靶标，是该CCD相机在后一个位置拍摄到的第一个视觉靶标。
[0025]优选的，所述单次移动距离包括初始移动距离D和实际移动距离ΔT
(m
‑
1)m
；其中：
[0026][0027]f为CCD相机镜头的焦距，H为CCD悬挂的高度，h为CCD相机的宽度，L为被测零件沿轨道机构延伸方向的长度，c为同一个CCD相机在相邻位置采集图像的重叠系数；m表示龙门
架在轨道机构上所停留位置的序号，ΔT
(m
‑
1)m
表示龙门架在轨道机构上从第m
‑
1个停留位置到第m个停留位置的移动距离；
[0028]当m＝1时，ΔT
0，1
＝D，为龙门架在轨道机构上从起始位置到第1个停留位置的移动距离；
[0029]当m＞1时，
[0030][0031][0032]ΔT
m
‑1表示第一个CCD相机随龙门架从第m
‑
1个停留位置移动到第m个停留位置的距离；ΔT
′
m
‑1表示第n个CCD相机随龙门架从第m
‑
1个停留位置移动到第m个停留位置的距离；和都表示旋转矩阵。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]1)本技术方案主要针对大尺寸壁板类零件的特征边缘检测，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：包括上位机、控制柜、真空检测平台、龙门机构(2)和视觉测量机构；所述真空检测平台包括框架平台(1)，框架平台(1)上布设有用于吸附固定被测零件的真空机构；所述龙门机构(2)包括龙门架(2.1)和两条相互平行的轨道机构(2.2)；轨道机构(2.2)安装于所述框架平台(1)上，龙门架(2.1)的两端分别与两条滑轨机构连接；龙门框架上安装有驱动机构(2.24)，驱动机构(2.24)与所述控制柜电连接，用于控制龙门架(2.1)在轨道机构(2.2)上滑行；所述视觉测量机构包括图像采集机构、照明灯(3)和若干视觉靶标(4)；照明灯(3)安装于所述龙门架(2.1)上，并与控制柜电连接；图像采集机构与控制柜通讯连接，包括有若干安装于龙门架(2.1)上、用于采集数据的CCD相机(5)；所有视觉靶标(4)分为两组，分别沿两条轨道机构(2.2)的延伸方向等距间隔设置；所述控制柜与上位机通讯连接，用于接收上位机的控制命令，以及向上位机回传采集数据。2.如权利要求1所述一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：所述真空机构包括若干真空接头(8.2)以及开设于框架平台(1)表面的网状导气槽(8.1)；真空接头(8.2)布设于框架平台(1)上，用于接入外部空气压缩设备；网状导气槽(8.1)中分布设置有若干直通气管接头(8.3)，网状导气槽(8.1)与直通气管接头(8.3)导通设置，直通气管接头(8.3)通过导气管与真空接头(8.2)接通。3.如权利要求2所述一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：所述网状导气槽(8.1)划分为若干个网格单元，不同网格单元之间互不相通，一个网格单元中至少设置有一个直通气管接头(8.3)，一个网格单元对应至少一个真空接头(8.2)，每个真空接头(8.2)只与其对应的一个网格单元中的直通气管接头(8.3)接通。4.如权利要求1所述一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：所述框架平台(1)的底部布设有至少四个万向刹车轮(6)。5.如权利要求1所述一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：所述框架平台(1)的四周布设有手柄式支脚(7)。6.如权利要求1所述一种壁板类零件的2D测量装置，其特征在于：所述滑轨机构包括齿轮单元、导轨架(2.21)以及与导轨架(2.21)平行设置的齿条(2.22)，导轨架(2.21)的两端设置有限位块(2.23)；齿轮单元与齿条(2.22)相互啮合，所述龙门架(2.1)与导轨架(2.21)滑动连接，所述驱动机构(2.24)通过齿轮单元与齿条(2.22)传动连接。7.一种壁板类零件的图像采集方法，其特征在于，采用了如权利要求3所述一种壁板类零件的2D测量装置，包括以下步骤：根据2D测量装置的尺寸准备n个CCD相机(5)构成图像采集机构，并将该n个CCD相机(5)呈“一”字型等距间隔布设于龙门架(2.1)上；其中，n≥2；将被测零件放置于真空检测平台上，并利用真空机构将被测零件进行铺平固定；将轨道机构(2.2)的一端作为起始位置，另一端作...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟涛，饶华，韩利亚，樊迪，李涛，潘春林，陈浩，唐嘉文，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：