CN108613636A - 外形测量方法、外形测量设备及形变检测设备 - Google Patents

外形测量方法、外形测量设备及形变检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种外形测量方法，用以测量一待测物的外型轮廓，包括以下步骤。提供一光源、一透光投影膜及一图像获取装置，其中透光投影膜位于光源与图像获取装置之间。置放待测物在光源与透光投影膜之间，并通过光源提供一光束至透光投影膜，以在透光投影膜上形成待测物的一待测物投影。通过图像获取装置获取待测物投影的图像，以获得待测物投影的一投影尺寸。依据待测物投影的投影尺寸计算出待测物的一测量尺寸。此外，一种外形测量设备及一种形变检测设备也被提及。

Description

外形测量方法、外形测量设备及形变检测设备
技术领域
本发明涉及一种测量方法、测量设备及检测设备，且特别涉及一种外形测量方法、外形测量设备及形变检测设备。
背景技术
球类商品(如篮球、排球等)一般需进行真圆度测试以判断其外形是否符合预期。除了以人工测量的方式进行所述测试，也可通过图像获取的方式来进行所述测试。
图1显示现有一种以图像获取方式进行真圆度测试的示意图。如图1所示，当以图像获取的方式来对球类待测物50进行真圆度测试时，由于图像获取装置60相对于球类待测物50的视角所产生的限制，图像获取装置60仅能获取到球类待测物50在位置M与位置M’之间的外形轮廓，而无法获取到球类待测物50在位置N与位置N’之间的外形轮廓。也即，以图1所示方式进行真圆度测试，图像获取装置60并不能确实地对球类待测物50的最大外径轮廓(位置N与位置N’之间的轮廓)进行图像获取，而无法准确并全面性地测量球类待测物50的尺寸及真圆度。
发明内容
本发明提供一种测量方法、测量设备及检测设备，可让图像获取装置确实地对球类待测物的最大外径轮廓进行图像获取。
本发明的外形测量方法，用以测量一待测物的外型轮廓，包括以下步骤。提供一光源、一透光投影膜及一图像获取装置，其中透光投影膜位于光源与图像获取装置之间。置放待测物在光源与透光投影膜之间，并通过光源提供一光束至透光投影膜，以在透光投影膜上形成待测物的一待测物投影。通过图像获取装置获取待测物投影的图像，以获得待测物投影的一投影尺寸。依据待测物投影的投影尺寸计算出待测物的一测量尺寸。
本发明的外形测量装置，用以测量一待测物的外型轮廓，包括一光源、一透光投影膜、一驱动单元及一图像获取装置。光源提供一光束至待测物。透光投影膜使投射至待测物的光束，在透光投影膜的一侧上形成一待测物投影。驱动单元配置于一待测物置放区，且适于驱动待测物。图像获取装置位于透光投影膜的另一侧，适于获取待测物投影的图像，以获得待测物投影的一投影尺寸。
基于上述，本发明通过光源提供的光束而在透光投影膜上形成待测物投影，使图像获取装置能够获取透光投影膜上的待测物投影。由于透光投影膜上的待测物投影对于图像获取装置来说是平面的图像，故图像获取装置能够确实地对待测物投影的最大外径轮廓进行图像获取，并依据待测物投影的最大外径轮廓及投影尺寸而准确并全面性地推算待测物的测量尺寸及真圆度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1显示现有一种以图像获取方式进行真圆度测试的示意图；
图2是本发明一实施例的外形测量装置的俯视图；
图3显示图2的外形测量装置对待测物进行测量的示意图；
图4是本发明一实施例的外形测量方法流程图；
图5显示图2的外形测量设备进行校正的示意图；
图6是图3的透光投影膜沿视角V的前视图；
图7是本发明另一实施例的外形测量装置的立体图；
图8显示图7的外形测量装置对待测物进行测量的示意图；
图9显示图2的外形测量装置应用于形变检测设备的示意图。
附图标记说明：
10：形变检测设备；
12：图像分析模块；
50、70、70’：待测物；
60、130、230：图像获取装置；
80：标准待测物；
100、200：外形测量装置；
110、210：透光投影膜；
110a：表面；
120、220：光源；
140、240：基座；
250：驱动单元；
252、254：滚轮；
256：马达；
A：转动轴线；
L、L’：光束；
M、M’、N、N’：位置；
P1、P1’：待测物投影；
P2：标准待测物投影；
R：待测物置放区；
V：视角。
具体实施方式
图2是本发明一实施例的外形测量装置的俯视图。图3显示图2的外形测量装置对待测物进行测量。请参考图2及图3，本实施例的外形测量装置100包括一透光投影膜110、一光源120及一图像获取装置130。透光投影膜110包含但不限制为塑胶材质的半透明膜。光源120包含但不限制为具有高指向性的光源，并适于提供接***行光的光束。图像获取装置130包含但不限制为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)摄影装置。透光投影膜110、光源120及图像获取装置130配置于一基座140上，且透光投影膜110位于光源120与图像获取装置130之间。
光源120与透光投影膜110之间具有一待测物置放区R，待测物置放区R适于如图3所示置放一待测物70。光源120适于如图3所示提供具有高指向性的一光束L至透光投影膜110，以在透光投影膜110的表面110a上形成待测物70的一待测物投影P1，其中透光投影膜110的表面110a为平面。图像获取装置130适于获取待测物投影P1的图像，以获得待测物投影P1的至少一投影尺寸，其中图像获取装置130的镜头的光轴通过待测物70的几何中心。
以下通过附图说明本发明一实施例的外形测量方法。图4是本发明一实施例的外形测量方法流程图。请参考图2至图4，首先，提供一光源120、一透光投影膜110及一图像获取装置130，其中透光投影膜110位于光源120与图像获取装置130之间(步骤S602)。接着，置放一待测物70在光源120与透光投影膜110之间，并通过光源120提供一光束L至透光投影膜110，以在透光投影膜110上形成待测物70的一待测物投影P1(步骤S604)，其中光源120例如提供具有指向性的光束L。通过图像获取装置130获取待测物投影P1的图像，以获得待测物投影P1的一投影尺寸(步骤S606)。依据待测物投影P1的投影尺寸计算出待测物70的一测量尺寸(步骤S608)。
在上述配置与测量方式之下，由于透光投影膜110上的待测物投影P1对于图像获取装置130来说是平面的图像，故图像获取装置130能够确实地对待测物投影P1的最大外径轮廓进行图像获取，并依据待测物投影P1的最大外径轮廓及投影尺寸而准确并全面性地推算待测物70的测量尺寸及真圆度。此外，由于光源120所提供的光束是具有高指向性的光束，故可避免因光束过于发散而降低测量准确性。
进一步而言，在步骤S606中获得待测物投影P1的投影尺寸的方式例如为下述。通过图像获取装置130获取一刻度尺的图像，以所获取到的刻度的图像为基准来获得图像获取装置130的单一像素的尺寸。依据图像获取装置130所获取的待测物投影P1的图像所对应的像素的数量以及单一像素的尺寸，即可计算出待测物投影P1的投影尺寸。举例来说，若经由上述方式所获致的单一像素的尺寸为76.3微米，且图像获取装置130所获取的待测物投影P1的图像沿一方向所对应的像素的数量为4178个，则可计算出待测物投影P1的图像沿所述方向的投影尺寸为76.3微米乘以4178，约为318.8毫米。
此外，在步骤S608中计算出待测物70的测量尺寸的方式例如为下述。图5显示图2的外形测量设备进行校正。请参考图5，置放一标准待测物80在光源120与透光投影膜110之间，标准待测物80需放置于图3转动轴线A的位置，此标准待测物80可为任意标准待测物且具有一标准尺寸。通过光源120提供光束L至透光投影膜110，以在透光投影膜110上形成标准待测物80的一标准待测物投影P2。通过图像获取装置130获取标准待测物投影P2的图像，以获得标准待测物投影P2的一投影尺寸。藉此，可比较标准待测物80的标准尺寸与标准待测物投影P2的投影尺寸以获得一校正参数。从而，可通过待测物投影P1的投影尺寸及所述校正参数计算出待测物70的测量尺寸。举例来说，若标准待测物80沿一方向的标准尺寸为150毫米，且标准待测物投影P2沿所述方向的投影尺寸为159.4毫米，则将所述校正参数定义为此两尺寸值的比值，即1.063。承上，若待测物投影P1沿一方向的投影尺寸为318.8毫米，则待测物70沿所述方向的测量尺寸为318.8毫米除以1.063，约为300毫米。
在上述校正过程中，获得标准待测物投影P2的投影尺寸的方式例如为下述。通过图像获取装置130获取一刻度尺的图像，以所获取到的刻度的图像为基准来获得图像获取装置130的单一像素的尺寸。依据图像获取装置130所获取的标准待测物投影P2的图像所对应的像素的数量，计算出标准待测物投影P2的投影尺寸。举例来说，若经由上述方式所获知的单一像素的尺寸为76.3微米，且图像获取装置130所获取的标准待测物投影P2的图像沿一方向所对应的像素的数量为2089个，则可计算出标准待测物投影P2的图像沿所述方向的投影尺寸为76.3微米乘以2089，约为159.4毫米。
图6是图3的透光投影膜沿视角V的前视图。请参考图3及图6，本实施例的待测物70例如是球状物体，透光投影膜110上的待测物投影P1的轮廓相应地为圆形。在其他实施例中，待测物可为其他适当外形，本发明不对此加以限制。此外，在步骤S604中通过光源120提供光束的同时，可通过适当的驱动单元驱动待测物70以平行于透光投影膜110的转动轴线A为轴旋转，使图像获取装置130能够完整地对待测物70的外形进行图像获取，以获得待测物70的外形的直径及圆周长等尺寸信息。
以下通过附图对所述驱动单元的作用方式进行说明。图7是本发明另一实施例的外形测量装置的立体图。图8显示图7的外形测量装置对待测物进行测量的示意图。在图7及图8的外形测量装置200中，透光投影膜210、光源220、图像获取装置230、基座240、待测物70’、待测物投影P1’、光束L’的配置与作用方式类似于图2至图6的透光投影膜110、光源120、图像获取装置130、基座140、待测物70、待测物投影P1、光束L的配置与作用方式，在此不再赘述。外形测量装置200的驱动单元250包括多个滚轮252、滚轮254，这些滚轮252、滚轮254适于承载待测物70’并转动，以驱动待测物70’旋转。具体而言，驱动单元250还包括马达256，滚轮252的数量为一个且适于被马达256驱动而为主动滚轮，滚轮254的数量为两个且为从动滚轮。在其他实施例中，驱动单元可为其他适当形式，本发明不对此加以限制。
上述实施例的外形测量装置可应用于形变检测设备，以检测待测物的真圆度，以下以图2所示外形测量装置100为例进行说明。图9显示图2的外形测量装置应用于形变检测设备。请参考图9，本实施例的形变检测设备10包括图2的外形测量装置100及一检测模块12。图像分析模块12用以依据待测物70的所述尺寸来分析待测物70的形变程度，所述形变程度例如为球状物体(待测物70)的真圆度。具体而言，外形测量装置100可通过前述测量方式获取球状物体(待测物70)的复数直径值，从而图像分析模块12可依据球状物体(待测物70)的这些直径值的一致性来判断其真圆度是否符合标准，或可通过其他适当方式推算球状物体(待测物70)的真圆度是否符合标准，本发明不对此加以限制。
综上所述，本发明通过光源而在透光投影膜上形成待测物投影，使图像获取装置能够获取透光投影膜上的待测物投影。由于透光投影膜上的待测物投影对于图像获取装置来说是平面的图像，故图像获取装置能够确实地对待测物投影的最大外径轮廓进行图像获取，并依据待测物投影的最大外径轮廓及投影尺寸而准确并全面性地推算待测物的测量尺寸及真圆度。此外，可使用外形测量装置来获取已知测量尺寸的标准待测物的投影尺寸，从而依据所述标准待测物的测量尺寸及投影尺寸定义出外形测量装置的校正参数，以藉此校正参数准确地从待测物投影的投影尺寸推算出待测物的测量尺寸。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种外形测量方法，用以测量一待测物的外型轮廓，其特征在于，包括：
提供一光源、一透光投影膜及一图像获取装置，其中所述透光投影膜位于所述光源与所述图像获取装置之间；
置放所述待测物在所述光源与所述透光投影膜之间，并通过所述光源提供一光束至所述透光投影膜，以在所述透光投影膜上形成所述待侧物品的一待测物投影；
通过所述图像获取装置获取所述待测物投影的图像，以获得所述待测物投影的一投影尺寸；以及
依据所述待测物投影的所述投影尺寸计算出所述待测物的一测量尺寸。
2.根据权利要求1所述的外形测量方法，其特征在于，计算出所述待测物的所述测量尺寸的步骤包括：
通过所述待测物投影的所述投影尺寸及一校正参数，计算出所述待测物的所述测量尺寸。
3.根据权利要求2所述的外形测量方法，其特征在于，所述校正参数是由下列步骤所获得，包括：
置放一标准待测物在所述光源与所述透光投影膜之间，其中所述标准待测物具有一标准尺寸；
通过所述光源提供所述光束至所述透光投影膜，以在所述透光投影膜上形成一标准待测物投影；
通过所述图像获取装置获取所述标准待测物投影的图像，以获得所述标准待测物投影的所述投影尺寸；以及
比较所述标准尺寸与所述标准待测物投影的所述投影尺寸，以获得所述校正参数。
4.根据权利要求3所述的外形测量方法，其特征在于，获得所述标准尺寸的步骤包括：
通过所述图像获取装置获取一刻度尺的图像，以获得所述图像获取装置的单一像素的尺寸；以及
依据所述图像获取装置所获取的所述标准待测物投影的图像所对应的像素的数量，计算出所述标准尺寸。
5.根据权利要求1所述的外形测量方法，其特征在于，获得所述待测物投影的所述投影尺寸的步骤包括：
通过所述图像获取装置获取一刻度尺的图像，以获得所述图像获取装置的单一像素的尺寸；以及
依据所述图像获取装置所获取的所述待测物投影的图像所对应的像素的数量，计算出所述待测物投影的所述投影尺寸。
6.根据权利要求1所述的外形测量方法，其特征在于，包括通过一图像分析模块依据所述待测物的所述测量尺寸分析所述待测物的形变程度。
7.根据权利要求5所述的外形测量方法，其特征在于，所述待测物为球状物体，分析所述待测物的形变程度的步骤包括依据所述待测物的所述测量尺寸分析所述待测物的真圆度。
8.根据权利要求1所述的外形测量方法，其特征在于，包括在通过所述光源提供所述光束的同时，通过一驱动单元驱动所述待测物旋转。
9.根据权利要求7所述的外形测量方法，其特征在于，驱动所述待测物旋转的步骤包括驱动所述待测物以平行于所述透光投影膜的一转动轴线为轴旋转。
10.根据权利要求1所述的外形测量方法，其特征在于，通过所述光源提供所述光束的步骤包括通过所述光源提供具有指向性的所述光束。
11.一种外形测量装置，用以测量一待测物的外型轮廓，其特征在于，包括：
一光源，提供一光束至所述待测物；
一透光投影膜，使投射至所述待测物的所述光束，在所述透光投影膜的一侧上形成一待测物投影；
一驱动单元，其中所述驱动单元配置于一待测物置放区，且适于驱动所述待测物；以及
一图像获取装置，位于所述透光投影膜的另一侧，适于获取所述待测物投影的图像，以获得所述待测物投影的一投影尺寸。
12.根据权利要求11所述的外形测量装置，其特征在于，所述驱动单元适于驱动所述待测物以平行于所述透光投影膜的一转动轴线为轴旋转。
13.根据权利要求11所述的外形测量装置，其特征在于，所述驱动单元包括多个滚轮，所述多个滚轮适于承载所述待测物并转动，以驱动所述待测物旋转。
14.根据权利要求11所述的外形测量装置，其特征在于，所述光源适于提供具有指向性的所述光束。
15.一种形变检测设备，其特征在于，包括：
一透光投影膜；
一光源，所述光源与所述透光投影膜之间具有一待测物置放区，所述待测物置放区适于置放一待测物，所述光源适于提供一光束至所述透光投影膜，以在所述透光投影膜上形成所述待测物的一待测物投影；以及
一图像获取装置，所述透光投影膜位于所述光源与所述图像获取装置之间，所述图像获取装置适于获取所述待测物投影的图像，以获得所述待测物投影的至少一尺寸；以及
一图像分析模块，所述待测物投影的所述尺寸经计算而获得所述待测物的至少一尺寸，所述图像分析模块适于依据所述待测物的所述尺寸分析所述待测物的形变程度。
16.根据权利要求15所述的形变检测设备，其特征在于，所述待测物为球状物体，所述图像分析模块适于依据所述待测物的所述尺寸分析所述待测物的真圆度。
17.根据权利要求15所述的形变检测设备，其特征在于，所述外形测量装置包括一驱动单元，所述驱动单元配置于所述待测物置放区且适于驱动所述待测物旋转。
18.根据权利要求17所述的形变检测设备，其特征在于，所述驱动单元适于驱动所述待测物以平行于所述透光投影膜的一转动轴线为轴旋转。
19.根据权利要求17所述的形变检测设备，其特征在于，所述驱动单元包括多个滚轮，所述多个滚轮适于承载所述待测物并转动，以驱动所述待测物旋转。
20.根据权利要求15所述的形变检测设备，其特征在于，所述光源适于提供具有指向性的所述光束。
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