CN101334277B - 点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法 - Google Patents

点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种点镭射自动对焦扫描影像量测***，该***包括计算机及影像量测机台。所述机台包括镭射装置。计算机包括：量测点采集模块，用于在待测影像上选择量测起始点与量测结束点；判断模块，用于判断所述起始点与结束点是否有效；量测内容设定模块，用于接收设定的量测内容；所述量测点采集模块还用于当所述起始点与结束点有效时，控制所述镭射装置按照预先设定的取点间距，从所述起始点到结束点的路径上进行取点、对焦扫描；量测模块，用于得到所有量测点的测量值及所设定的量测内容对应的测量值；及过滤模块，用于对测量值过滤。本发明还提供一种点镭射自动对焦扫描影像量测方法。本发明利用镭射装置在影像上取点，对焦速度快，且精度高。

Description

点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测***及方法，尤其是一种点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法。
背景技术
影像量测是目前精密量测领域中最广泛使用的量测方法，该方法不仅精度高，而且量测速度快。影像量测主要用于零件或者部件的尺寸物差和形位误差的测量，对保证产品质量起着重要的作用。
传统的影像量测方法是采用工业光学镜头搭配高分辨率的电荷耦合装置(ChargedCoupled Device，CCD)，透过影像撷取卡取得待测工件或者部件的影像，该量测方法对工件或者部件的很多精密量测都达到了很高的精度。
但是在以前的图像处理中，对CCD影像进行处理时，在CCD影像上进行取点测量时，焦点的确定需要花费较长时间，精度也不高，并且对量测点的测量值过滤技术也不是很理想。所述对测量值的过滤是将量测点的测量值中较大或者较小的值过滤掉，而使测量值的偏差不会太大。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种点镭射自动对焦扫描影像量测***，其可以对影像上的量测点进行快速对焦、扫描并测量，同时可以对量测点的测量值进行过滤。
鉴于以上内容，还有必要提出一种点镭射自动对焦扫描影像量测方法，其可以对影像上的量测点进行快速对焦、扫描并测量，同时可以对量测点的测量值进行过滤。
一种点镭射自动对焦扫描影像量测***，包括计算机及影像量测机台。其中，所述计算机包括影像撷取卡，所述影像量测机台安装有电荷耦合装置，所述电荷耦合装置搭配一个工业光学镜头，用于获取待测工件的影像，并将该影像传送至计算机的影像撷取卡中。影像量测机台还包括镭射装置。所述计算机还包括：量测点采集模块，用于在所述待测工件的影像上选择量测起始点与量测结束点；判断模块，用于根据在上述工件影像中预先选定的一个量测范围判断所选择的量测起始点与量测结束点是否有效；量测内容设定模块，用于接收设定的量测内容；所述量测点采集模块还用于当上述判断模块判断所选择的量测起始点与量测结束点有效时，控制所述镭射装置按照预先设定的取点间距，从所述量测起始点到所述量测结束点的路径上进行取点、对焦扫描；量测模块，用于对上述量测点采集模块扫描得到的量测点进行计算处理，得到所有量测点的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值；及过滤模块，用于对所述所有量测点的测量值进行过滤。
一种点镭射自动对焦扫描影像量测方法，该方法包括步骤：在待测工件的影像上选择量测起始点与量测结束点；判断该选择的量测起始点与量测结束点是否有效；设定需要得到的量测内容；若选择的点有效，则利用镭射装置根据上述所选择的量测起始点与量测结束点，按照预先设定的取点间距，从所述量测起始点到所述量测结束点的路径上进行取点，对焦扫描；对上述扫描得到的量测点进行处理，得到所有量测点的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值；及对所有量测点的测量值进行过滤。
相较于现有技术，本发明所提供的点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法利用一个镭射装置在待测工件的影像上取点，对焦速度快，且精度高，并可以完成对测量值的过滤。
附图说明
图1是本发明点镭射自动对焦扫描影像量测***较佳实施例的硬体架构图。
图2是图1中点镭射自动对焦扫描量测程序的功能模块图。
图3是本发明点镭射自动对焦扫描影像量测方法较佳实施例的实施流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明点镭射自动对焦扫描影像量测***较佳实施例的硬体架构图。该点镭射自动对焦扫描影像量测***包括计算机1及放置待测工件5的影像量测机台2。其中，所述影像量测机台2的Z轴上安装有用于采集连续影像的电荷耦合装置(Charged CoupledDevice，CCD)3，所述CCD 3装有工业光学镜头(图中未示出)，所述CCD 3搭配该工业光学镜头可以使待测工件5成像；所述影像量测机台2的Z轴上还安装有用于对所述工件5的影像上的点进行快速对焦、扫描的镭射装置4。
所述计算机1装有影像撷取卡10及点镭射自动对焦扫描量测程序11。其中CCD 3通过一条影像数据线与所述影像撷取卡10相连，将从影像量测机台2获取的待测工件5的影像传送到影像撷取卡10上，并可以显示于计算机1的显示屏幕(图中未示出)上。所述点镭射自动对焦扫描量测程序11连接上述镭射装置4，主要用于控制所述镭射装置4在所获取的待测工件5的影像上进行取点、对焦扫描，并对扫描的量测点进行计算处理，得到量测点的测量值。
参阅图2所示，是图1中点镭射自动对焦扫描量测程序11的功能模块图。本发明所称的各模块是所述点镭射自动对焦扫描量测程序11中完成特定功能的各个程序段，比程序本身更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此本发明对软件的描述都以模块描述。
所述点镭射自动对焦扫描量测程序11主要包括：量测点采集模块110、判断模块111、量测内容设定模块112、量测模块113、过滤模块114及量测结果输出模块115。
所述量测点采集模块110用于在所述待测工件5的影像上选择量测起始点与量测结束点，并控制所述镭射装置4根据上述用户所选择的量测起始点与量测结束点，按照一个预先设定的取点间距，从所述起始点到所述结束点的路径上进行取点，对焦扫描。所述镭射装置4是利用激光束对所述起始点到所述结束点的路径进行扫描，接收从扫描点返回的激光束，因此可以准确的对量测点进行对焦，然后通过计算机处理，可以得到该扫描路径上的量测点的测量值。
所述判断模块111用于根据在待测工件5的影像中预先选定的一个量测范围判断上述用户取得的量测起始点与量测结束点是否有效。通常，用户可能会设置对待测工件5的影像的量测范围，如待测工件5为一个手机壳，则用户可能设定只对该手机壳上的一个数字键进行量测，若此时用户所取得的量测起始点或者量测结束点超过了该数字键的影像范围，则判断模块111判断用户取得的点无效。
所述量测内容设定模块112用于接收用户设定的量测内容。所述量测内容包括得到扫描路径中量测点的测量值中的最大值、最小值；所有测量值的平均值；及是否需要对量测点的测量值进行过滤等。所述最大值与最小值分别为所扫描的路径中所有量测点的测量值中Z轴坐标值最大与最小的点的坐标值。所述所有量测点的平均值是指所有量测点的测量值中的Z轴坐标的平均值。
所述量测模块113用于对上述量测点采集模块110扫描得到的量测点进行计算处理，得到所有量测点的测量值，并可以根据用户在上述量测内容设定模块112中的设定，计算出测量值中的最大值，最小值及/或者平均值。
所述过滤模块114用于当用户选择需要对量测点的测量值进行过滤时，根据用户选择的过滤方法，对上述测量模块113得到的测量值进行过滤。对量测点的测量值过滤是为了使测量值的偏差不会太大。所述的过滤方法包括平均值过滤与中间值过滤。所述平均值过滤是根据当前量测点的测量值中的Z轴坐标值与该量测点的前一量测点及后一量测点的Z轴坐标值，计算出该三个量测点的Z轴坐标值的平均值作为当前量测点的Z轴坐标值，其中，边缘点(第一个量测点与最后一个量测点)是根据该量测点与其后一量测点或者其前一量测点的Z轴坐标值，计算出该两个量测点的Z轴坐标值的平均值作为当前量测点的Z轴坐标值。例如，十个量测点的Z轴坐标分别为：(3、4、8、6、1、5、3、7、2、6)，则可以计算出过滤后第一个量测点的Z轴坐标值为(3+4)/2＝3.5，第二个量测点的值为(3+4+8)/3＝5，第三个量测点的值为(4+8+6)/3＝6，……第十个量测点的值为(2+6)/2＝4，于是经过过滤后，该十个量测点的Z轴坐标值分别为：(3.5、5、6、5、4、3、5、4、5、4)。所述中间值过滤是将当前量测点的测量值中的Z轴坐标值与其前一量测点及后一量测点的Z轴坐标值进行比较，选择三个值的中间值作为当前量测点的Z轴坐标值，其中，边缘点是将该量测点的Z轴坐标值与其后一量测点或者与其前一量测点的Z轴坐标值及0进行比较，选择其中间值作为当前点的值。例如，十个量测点的Z轴坐标分别为：(3、4、8、6、1、5、3、7、2、6)，则可以求出过滤后第一个量测点的Z轴坐标值为(0，3，4)之中取中间值为3，第二个量测点的值为(3，4，8)之中取的中间值为4，第三个量测点的值为(4，8，6)之中取的中间值为6，……第十个量测点的值为(2，6，0)之中取的中间值为2，于是经过过滤后，该十个量测点的Z轴坐标值分别为：(3、4、6、6、5、3、5、3、6、2)。
所述量测结果输出模块115用于输出量测结果，即输出所有量测点的测量值，以及所设定的最大值，最小值或者平均值。所有量测点的测量值可以通过文本方式输出，或者以图形形式输出。
参阅图3所示，是本发明点镭射自动对焦扫描影像量测方法较佳实施例的实施流程图。
步骤S100，量测点采集模块110在待测工件5的影像上选择量测起始点与量测结束点。
步骤S101，判断模块111判断上述用户选择的量测起始点与量测结束点是否有效。通常，用户可能会设置对待测工件5的影像的量测范围，如待测工件5为一个手机壳，则用户可能设定只对该手机壳上的一个数字键进行量测，若此时用户所取得的量测起始点或者量测结束点超过了该数字键的影像范围，则判断模块111判断用户取得的点无效。
若用户取得的量测起始点与量测结束点无效，则于步骤S102中，给出提示，并清除所述量测起始点与量测结束点，并返回步骤S100中。
若取得的量测起始点与量测结束点有效，则在步骤S103中，判断模块111根据用户的量测需要判断是否设定量测内容。所述量测内容包括得到扫描路径中量测点的测量值中的最大值、最小值；所有量测点的平均值；及是否需要对量测点的测量值进行过滤等。所述最大值与最小值分别为所扫描的路径中所有量测点的测量值中Z轴坐标值最大与最小的点的坐标值。所述所有量测点的平均值是指所有量测点的测量值中的Z轴坐标的平均值。
在步骤S103中，若不需要设定量测内容，则直接进入步骤S105；若需要设定量测内容，则在步骤S104中，量测内容设定模块112接收用户设定的量测内容。
步骤S105，判断模块111根据用户的量测需要，判断是否需要对测量值进行过滤。若需要过滤，则在步骤S107中，提示用户选择过滤方法。所述的过滤方法包括平均值过滤与中间值过滤。
步骤S108，量测点采集模块110控制所述镭射装置4根据上述用户所选择的量测起始点与量测结束点，按照一个预先设定的取点间距，从所述起始点到所述结束点的路径上进行取点，对焦扫描；量测模块113对上述扫描得到的量测点进行计算处理，得到所有量测点的测量值，并可以根据用户在上述量测内容设定模块112中的设定，计算出测量值的最大值，最小值及/或者平均值；以及过滤模块114根据用户选择的过滤方法，对上述测量模块113得到的测量值进行过滤。
在步骤S108中，若选择平均值过滤方法，则过滤模块114根据当前量测点的测量值中的Z轴坐标值与该量测点的前一量测点及后一量测点的Z轴坐标值，计算出该三个量测点的Z轴坐标值的平均值作为当前量测点的Z轴坐标值，其中，边缘点(第一个量测点与最后一个量测点)是根据该量测点与其后一量测点或者其前一量测点的Z轴坐标值，计算出该两个量测点的Z轴坐标值的平均值作为当前量测点的Z轴坐标值。例如，十个量测点的Z轴坐标分别为：(3、4、8、6、1、5、3、7、2、6)，则可以计算出过滤后第一个量测点的Z轴坐标值为(3+4)/2＝3.5，第二个量测点的值为(3+4+8)/3＝5，第三个量测点的值为(4+8+6)/3＝6，……第十个量测点的值为(2+6)/2＝4，于是经过过滤后，该十个量测点的Z轴坐标值分别为：(3.5、5、6、5、4、3、5、4、5、4)；若选择中间值过滤方法，则过滤模块114将当前量测点的测量值中的Z轴坐标值与其前一量测点及后一量测点的Z轴坐标值进行比较，选择三个值的中间值作为当前量测点的Z轴坐标值，其中，边缘点是将该量测点的Z轴坐标值与其后一量测点或者与其前一量测点的Z轴坐标值及0进行比较，选择其中间值作为当前点的值。例如，十个量测点的Z轴坐标分别为：(3、4、8、6、1、5、3、7、2、6)，则可以求出过滤后第一个量测点的Z轴坐标值为(0，3，4)之中取中间值为3，第二个量测点的值为(3，4，8)之中取的中间值为4，第三个量测点的值为(4，8，6)之中取的中间值为6，……第十个量测点的值为(2，6，0)之中取的中间值为2，于是经过过滤后，该十个量测点的Z轴坐标值分别为：(3、4、6、6、5、3、5、3、6、2)。
若不需要对测量值进行过滤，则在步骤S106中，所述镭射装置4从所述起始点到所述结束点的路径上进行取点，对焦扫描；量测模块113对上述扫描的量测点进行计算处理，得到所有量测点的测量值，并可以根据用户在上述量测内容设定模块112中的设定，计算出扫描点的最大值，最小值及/或者平均值。
步骤S109中，选择测量结果，即测量值的输出方式。可以于步骤S110中选择文本方式输出，也可以在步骤S111中选择以图形形式输出。
上述得到的测量结果反映了在工件5的影像中，从测量起始点到测量结束点的曲线路径的凸凹程度。用户根据需要也可以选择整个影像曲面，或者一部分影像曲面作为扫描路径，进行量测，而不局限于本发明的实施例范围之内。
本发明所提供的点镭射自动对焦扫描影像量测***及方法利用一个镭射装置在待测工件的影像上取点，对焦速度快，且精度高，并可以完成测量值的过滤，同时对测量结果可以以图形方式输出，使测量结果更加直观、形象。

Claims (8)

1.一种点镭射自动对焦扫描影像量测***，包括计算机及影像量测机台，所述计算机包括影像撷取卡，所述影像量测机台安装有电荷耦合装置，所述电荷耦合装置搭配一个光学镜头，用于获取待测工件的影像，并将该影像传送至计算机的影像撷取卡中，其特征在于，所述影像量测机台还包括一镭射装置，所述计算机还包括：
量测点采集模块，用于在所述待测工件的影像上选择量测起始点与量测结束点；
判断模块，用于根据在上述工件影像中预先选定的一个量测范围判断所选择的量测起始点与量测结束点是否有效；
量测内容设定模块，用于接收设定的量测内容；
所述量测点采集模块还用于当上述判断模块判断所选择的量测起始点与量测结束点有效时，控制所述镭射装置按照预先设定的取点间距，从所述量测起始点到所述量测结束点的路径上进行取点、对焦扫描；
量测模块，用于对上述量测点采集模块扫描得到的量测点进行计算处理，得到所有量测点的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值；及
过滤模块，用于对所述所有量测点的测量值进行过滤。
2.如权利要求1所述的点镭射自动对焦扫描影像量测***，其特征在于，所述计算机还包括：
量测结果输出模块，用于输出经过过滤后的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值。
3.如权利要求1所述的点镭射自动对焦扫描影像量测***，其特征在于，所述设定的量测内容包括：测量值中的最大值、最小值及平均值。
4.如权利要求1所述的点镭射自动对焦扫描影像量测***，其特征在于，所述过滤模块对测量值进行过滤是采用平均值过滤方法或者中间值过滤方法。
5.一种点镭射自动对焦扫描影像量测方法，其特征在于，该方法包括步骤： 
利用影像量测机台获取待测工件的影像；
在待测工件的影像上选择量测起始点与量测结束点；
判断该选择的量测起始点与量测结束点是否有效；
设定需要得到的量测内容；
若选择的点有效，则利用镭射装置根据上述所选择的量测起始点与量测结束点，按照预先设定的取点间距，从所述量测起始点到所述量测结束点的路径上进行取点，对焦扫描；
对上述扫描得到的量测点进行处理，得到所有量测点的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值；及
对所有量测点的测量值进行过滤。
6.如权利要求5所述的点镭射自动对焦扫描影像量测方法，其特征在于，所述设定的量测内容包括：测量值中的最大值、最小值及平均值。
7.如权利要求5所述的点镭射自动对焦扫描影像量测方法，其特征在于，所述对所有量测点的测量值进行过滤是采用平均值过滤方法或者中间值过滤方法。
8.如权利要求5所述的点镭射自动对焦扫描影像量测方法，其特征在于，该方法还包括：
输出过滤后的测量值及上述设定的量测内容对应的测量值。 
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