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专利名称：基于多ccd的空间尺寸测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型 涉及一种测量装置，尤其是一种基于多CXD的空间尺寸测量装置。
背景技术：
CXD工业相机一般用于二维尺寸的测量，但是，有时必须需要测量空间尺寸才能为装配等工艺提供基础。现有一款如图I和图2所示的待测工件20，它具有两条水平的边框22以及两个水平的圆孔21 (圆孔的轴线为水平方向)，根据生产要求，现需要测量出这两个水平圆孔21距离两边框22中心线L的长度。由于边框中心线L和圆孔21不处于同一二维面上，涉及到空间尺寸的测量，传统的方法是靠非接触式三坐标测量机配合夹治具、棱镜才能够完成，这种方法费事费力，自动化程度低。
发明内容本实用新型目的是针对上述问题，提供一种基于多CXD的空间尺寸测量装置，该装置成本较低、测量速度快，而且具有与三坐标测量机同样的测量精度。本实用新型的技术方案是一种基于多CCD的空间尺寸测量装置，包括机架，所述机架上设置有第一相机支撑架、第二相机支撑架、位于所述第一相机支撑架和第二相机支撑架之间的且其上带有多个标记点的待测工件定位座、以及用于带动所述待测工件定位座在机架上平移的气缸，所述第一相机支撑架上安装有垂直布置的、并能在X、Y、Z三个方向作平移运动的C⑶工业相机I，所述第二相机支撑架上安装有垂直布置的、并能在X、Y、Z三个方向作平移运动的C⑶工业相机II和CXD工业相机III，所述CXD工业相机I、(XD工业相机II、(XD工业相机III以及气缸均与一 PLC程控器电连接，所述待测工件定位座上还设有将待测工件上的两个水平圆孔折射到竖直方向的棱镜。所述待测工件定位座上开设有边框透光孔。所述待测工件定位座上装有背光光源。所述待测工件定位座上设有用于将待测工件紧紧吸附在该待测工件定位座上的真空吸附机构。本实用新型的优点是本实用新型通过三个CXD工业相机及棱镜的光学作用，再加上多CCD的数据融合方法，解决了空间尺寸精密测量的问题，其综合测量精度在±0. 03毫米以内。
以下结合附图
及实施例对本实用新型作进一步描述图I为待测工件的结构示意图，为了更清楚地表明本实用新型所要解决的技术问题，特将待测工件的主视图和俯视图画在一起；图2为本实用新型实施例的结构示意图；图3为本实用新型实施例中待测工件定位座的结构示意图；[0013]图4为本实用新型实施例中坐标统一转换原理图。其中1-(XD工业相机I，2-CXD工业相机II，3-CXD工业相机III，4_待测工件定位座，5-棱镜,6-标记点，7-边框透光孔,8-背光光源,9-气缸,10-机架，11-第一相机支撑架，12-第二相机支撑架，20-待测工件，21-圆孔，22-边框。
具体实施方式
如图2和图3所示，本实施例基于多CXD的空间尺寸测量装置，包括机架10，该机架10上设置有第一相机支撑架11、第二相机支撑架12、位于所述第一相机支撑架和第二相机支撑架之间的待测工件定位座4、以及用于带动所述待测工件定位座在机架上平移的气缸9,所示待测工件定位座4上带有多个标记点6 (如图4所示,本实施例在待测工件定位座共设置了 Al、A2……D3、D4共16个标记点)。所述第一相机支撑架11上安装有垂直布置的CXD工业相机I 1，该CXD工业相机I能够在X、Y、Z三个方向均能作平移运动。所述第二相机支撑架12上安装有垂直布置的CXD工业相机II 2和CXD工业相机III 3，CXD工 业相机II 2和CXD工业相机III 3也能够在X、Y、Z三个方向作平移运动。所述CXD工业相机
II、CXD工业相机II 2、CXD工业相机III 3以及气缸9均与一 PLC程控器电连接，所述待测工件定位座4上还设有棱镜5，棱镜5用于将圆孔21从水平方向折射到竖直方向(即从棱镜上方观察到的圆孔端面呈水平)，从而使相机拍的两圆孔的图像与边框22处于同一水平面内，便于图像处理。本例在所述待测工件定位座4上开设有边框透光孔7，该边框透光孔7使得光源可以透过它投射到待测工件20的边框22上，以便CXD拍照获取图像。所述待测工件定位座4上装有与上述三个工业相机相对应的背光光源8。为了使待测工件20能够稳稳地定位在待测工件定位座4上，本例还在所述待测工件定位座4上设置了真空吸附机构。本实施例的使用方法如下将待测工件20放置到待测工件定位座4上，开启真空吸附机构将待测工件吸附在待测工件定位座4上模。PLC控制器控制三个CXD工业相机拍照，其中CXD工业相机I I对两个圆孔21拍照，CXD工业相机II 2和CXD工业相机III 3分别对边框22的一段进行拍照，并保存所需的图像处理后的数据。然后PLC控制器控制气缸9带动待测工件定位座4动作，使边框22的另一段移动到CXD工业相机II 2和CXD工业相机III 3的视野内，PLC控制器再次控制三个CXD工业相机拍照，其中CXD工业相机I I对两个圆孔21拍照，CXD工业相机
II2和CXD工业相机III 3分别对视野中该段边框22进行拍照，并保存所需的图像处理后的数据，然后对前后两组图像处理后的数据进行数据处理后便可得出两圆孔21距离边框中心线L的距离。PLC控制器控制气缸回到原来位置，并解除待测工件的真空吸附。本实施例对个图像数据进行数据融合的方法包括以下几个步骤步骤I :待测工件置于待测工件定位座4上，以CXD工业相机I视野中待测工件定位座上的某个特征点为坐标系原点0，以该坐标系原点为交点的两条互相垂直的边线为X轴、y轴(如图4所示)，找到另外两个CXD工业相机视野中的四个标记点(标记点A1、B2、A3、B4)在坐标系 Oxy 中的物理坐标(Alx, Aly)、(B2x, B2y)、(B3x, B3y)、(A4x, A4y),这些标记点的物理坐标可在三坐标测量机上准确测量，然后才能够进行步骤2。[0023]步骤2 :在CXD工业相机II 2和CXD工业相机III 3中测量各个视野中的x方向两个标记点的像素距离和y方向两个标记点的像素距离，CXD工业相机I视野中的两个圆孔21之间的像素距离，用来校准各个CXD工业相机视野中像素坐标与物理坐标之间的比例关系，并将每个C⑶工业相机视野中的像素坐标系转换成物理坐标系。步骤3 :通过测量待测工件定位座4上标记点Al、B2在CXD工业相机I和CXD工业相机II 2中的像素坐标，转换成为物理坐标后，得到(dAlx, dAly),(dB2x, dB2y),并将Oxy在C⑶工业相机I中的像素坐标也转换为物理坐标，得到(dOx，dOy)，然后，来确定各个坐标系原点与系统坐标系原点Oxy之间的关系，03x= Alx-dAlx ；03y= Aly+dAly ；02x= B2x_dB2x ；02y= B2y+dB2y ；Olx= -dOx ；01y= dOy。·步骤4 :(XD工业相机I、(XD工业相机II 2、(XD工业相机III 3第一次同时拍照时，CXD工业相机I抓取两个圆孔21的中心位置，CXD工业相机II 2和CXD工业相机III 3可以抓取待测工件的两条边框一侧的线段，进行图像处理和数据存储处理；C⑶工业相机I、CXD工业相机II 2、CXD工业相机III 3第二次同时拍照时，CXD工业相机II 2、CXD工业相机III 3抓取待测工件的两条边框另外一侧的线段，进行图像处理和数据存储；经过步骤3的数据处理后，能够得到两个边框上分别两条线段的平均值在统一坐标系Oxy中的物理坐标。步骤5 :假如其中一条边框的两段线段平均值在统一坐标系Oxy中的物理坐标分别为kLl (x,y),kL2 (x, y),另外一条边框的两段线段平均值分别为kRl (x,y),kR2 (x,y)，则由边框决定的中心线L的坐标为Ql ((kLlx，+ kRlx) /2, (kLly, + kRly)/2), Q2((kL2x, + kR2x) /2, (kL2y, + kR2y)/2)。步骤6 :在CXD工业相机I中检测两个圆孔21中心位置，并转换到统一坐标系Oxy中的物理坐标中，得到待检测圆孔21中心的物理坐标C-L-K (x，y)和C-R-K (x，y)。步骤7 :通过点到直线之间的距离函数，可以得到待检测圆孔中心C-L-K (x，y)或C-R-K (x，y)至中心线L之间的距离。当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于多CXD的空间尺寸測量装置，包括机架(10)，其特征在于所述机架(10)上设置有第一相机支撑架(11)、第二相机支撑架(12)、位于所述第一相机支撑架和第二相机支撑架之间的且其上帯有多个标记点(6)的待测エ件定位座(4)、以及用于带动所述待测エ件定位座在机架上平移的气缸(9)，所述第一相机支撑架(11)上安装有垂直布置的、井能在X、Y、Z三个方向作平移运动的CXDエ业相机I (I)，所述第二相机支撑架(12)上安装有垂直布置的、并能在X、Y、Z三个方向作平移运动的CXDエ业相机II (2)和CXDエ业相机III(3)，所述C⑶エ业相机I (I)、C⑶エ业相机II (2)、C⑶エ业相机III(3)以及气缸(9)均与一 PLC程控器电连接，所述待测エ件定位座(4)上还设有将待测エ件(20)上的两个水平圆孔(21)折射到竖直方向的棱镜(5 )。
2.根据权利要求I所述的基于多CCD的空间尺寸測量装置，其特征在于所述待测エ件定位座(4 )上开设有边框透光孔(7 )。
3.根据权利要求2所述的基于多CCD的空间尺寸測量装置，其特征在于所述待测エ件定位座(4 )上装有背光光源(8 )。
4.根据权利要求3所述的基于多CCD的空间尺寸測量装置，其特征在于所述待测エ件定位座(4)上设有用于将待测エ件(20)紧紧吸附在该待测エ件定位座上的真空吸附机构。
专利摘要本实用新型公开了一种基于多CCD的空间尺寸测量装置，包括机架，机架上设置有第一相机支撑架、第二相机支撑架、位于第一相机支撑架和第二相机支撑架之间的且其上带有多个标记点的待测工件定位座、以及带动待测工件定位座在机架上平移的气缸，第一相机支撑架上安装有垂直布置的、并能在X、Y、Z三个方向作平移运动的CCD工业相机Ⅰ，第二相机支撑架上安装有垂直布置的、并能在X、Y、Z三个方向作平移运动的CCD工业相机Ⅱ和CCD工业相机Ⅲ，所述CCD工业相机Ⅰ、CCD工业相机Ⅱ、CCD工业相机Ⅲ以及气缸均与一PLC程控器电连接，待测工件定位座上还设有棱镜。该装置成本较低、测量速度快，具有与三坐标测量机同样的测量精度。
文档编号G01B11/245GK202757587SQ201220433158
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者崔惠峰 申请人:苏州逸美德自动化科技有限公司