CN113390345A - 一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量设备及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备及测量方法，包括：检测平台；机械手组件；零件治具；光源，所述光源设置在检测平台一侧，所述光源处设置有平行光发射结构，光源通过平行光发射结构发射平行光束；光幕接收屏，所述光幕接收屏设置在位移平台另一侧，所述光幕接收屏上设置有均匀密集排布的光传感器，所述光幕接收屏正对光源设置，且所述接收屏垂直于平行光入射方向；摄像模块，所述摄像模块固定设置在检测平台上光源一侧，且所述摄像模块正对零件治具上夹持的待检测工件设置；主控***和触控显示屏。本发明测量精度高，操作方便，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及器件测量技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量设备及测量方法。
背景技术
随着电子工业、航天工业和汽车工业的发展对其中的工件精度要求越来越高，传统工 件检测工艺中普遍采用游标卡尺或者螺旋测微器进行人工测量，效率低、测量精度随机性 大，已经不能满足现代工业对测量工艺的效率、精度等方面的要求。且操作员的专业素养和技术水平直接影响测量***的精度，误判、错判时有发生；而其他精密的机器视觉尺寸测量设备大都价格昂贵，而且对操作员的水平要求较高，不适合大批量应用的场合。
在传统上工人需要知道合格工件的尺寸来判断新工件是否合格，随后发展出机器视觉 的方法简单比较合格工件与新工件的图像来判断是否合格，但是这样可以判断的工件种类 少，精度差。
现需要一种新式的基于机器视觉的精密器件尺寸测量设备及测量方法，能够解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量设备及测量方法，通过对现有器件尺寸测量设备进行技术改造，解决了现有设备对精密器件测量不够精确且工作效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：
一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，包括：
检测平台，所述检测平台上安装有位移组件，所述位移组件在检测平台上进行双向运动；
机械手组件，所述机械手组件安装设置在位移组件处，机械手组件控制零件治具进行移动；
零件治具，所述零件治具安装在机械手上，所述零件治具用于夹持待检测工件；
光源，所述光源设置在检测平台一侧，所述光源处设置有平行光发射结构，光源通过平行光发射结构发射平行光束；
光幕接收屏，所述光幕接收屏设置在位移平台另一侧，所述光幕接收屏上设置有均匀密集排布的光传感器，所述光幕接收屏正对光源设置，且所述接收屏垂直于平行光入射方向；
摄像模块，所述摄像模块固定设置在检测平台上光源一侧，且所述摄像模块正对零件治具上夹持的待检测工件设置；
主控***，所述主控***与位移组件、机械手组件、光源、光传感器和摄像模块电连接，且所述主控***控制各模块的运行；
触控显示屏，所述触控显示屏与主控***电连接。
优选的，所述平行光发射结构为弧形光源罩，所述光源设置在所述弧形光源罩的中心位置，所述光源散射光通过弧形光源罩发射平行光束。
优选的，所述位移组件通过伺服电机驱动控制，所述伺服电机安装在检测平台上，且所述伺服电机与主控***电连接。
优选的，所述主控***内设置有图像处理模块，所述图像处理模块用于将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息。
优选的，所述机械手组件为三轴机械手，所述三轴机械手包括第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴和机械手，所述第一转动轴安装在位移组件上，所述第一转动轴相对位移组件在Y轴方向上转动，所述第二转动轴安装在第一转动轴输出端，所述第二转动轴相对第一转动轴在X轴方向上转动，所述第三转动轴安装在第二转动轴输出端，所述第三转动轴相对第二转动轴在Z轴方向上运动，所述第三转动轴输出端安装设置有机械手，所述机械手与零件治具相连。
优选的，所述零件治具采用透明的透光材质制成，所述光源发射的平行光束透过零件治具被光传感器接收。
优选的，所述主控***内设置有标准工件数据库，所述标准工件数据库内预设有标准工件位置与姿势图像信息。
一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量方法，包括以下步骤：
S1，将待检测工件固定在零件治具上，所述工件在位移组件和机械手组件驱动下移动至设定的位置，并传输信号至主控***；
S2，主控***向摄像模块发出指令，启动摄像模块采集零件治具上的工件拍摄图像位置信息和工件姿势信息，并将零件图像位置和姿势信息传输至主控***；
S3，之后将摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像进行对比，确定工件位置信息和工件姿势信息准确，若存在错误，控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，直至摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像一致；
S4，主控***向光源发出指令，光源发光通过平行光发射结构发射平行光束向光幕接收屏方向投射，光幕接收屏上的光传感器将接受到的光信息发送至主控***，所述图像处理模块将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息；
S5，主控***根据摄像模块采集的工件拍摄图像与图像处理模块处理后的图像信息进行匹配对比，确认光信息图像无误；
S6，主控***获取工件用于尺寸测量的光信息图像的边缘轮廓信息，并计算边缘间的像素距离，得到工件测量尺寸信息；
S7，主控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，将工件转动到下一个待检测工位，重复步骤S2-S6，获取工件其他测量尺寸信息。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过制造的平行光束照射待检测物体，在待检测物体后方设置有接收的光幕接收屏，通过光传感器接收光信息，部分传感器位置被物体遮挡，未接收到光信息，通过图像处理模块将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息，因此未接收到的部分能够形成阴影图像信息，主控***获取工件用于尺寸测量的光信息图像的边缘轮廓信息，并计算边缘间的像素距离，得到工件测量尺寸信息，并通过触控显示屏显示，测量精度高，操作方便，大大提高了工作效率。
通过摄像模块采集零件治具上的工件拍摄图像位置信息和工件姿势信息，并将零件图像位置和姿势信息传输至主控***，将摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像进行对比，确定工件位置信息和工件姿势信息准确，若不准确，则控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，直至摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像一致，保证了工件检测的位置和姿势精度，进一步提高检测尺寸精确度，且自动化程度大大提高。
本发明还设置有多轴的机械爪，能够方便快速调整夹取工件进行转动，方便对工件不同检测面进行尺寸检测，使用方便，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明光源与光幕接收屏位置示意图；
图3为本发明检测方法步骤示意图；
标号说明：检测平台1、位移组件2、机械手组件3、第一转动轴31、第二转动轴32、第三转动轴33、机械手34、零件治具4、光源5、平行光发射结构51、光幕接收屏6、摄像模块7、工件8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来详细说明本发明的具体内容。
如图1-3所示，本实施例提供了一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，包括：
检测平台1，所述检测平台1上安装有位移组件2，所述位移组件2在检测平台1上进行双向运动；
机械手组件3，所述机械手组件3安装设置在位移组件2处，机械手组件3控制零件治具4进行移动；
零件治具4，所述零件治具4安装在机械手34上，所述零件治具4用于夹持待检测工件8；
光源5，所述光源5设置在检测平台1一侧，所述光源5处设置有平行光发射结构51，光源5通过平行光发射结构51发射平行光束；
光幕接收屏6，所述光幕接收屏6设置在位移平台另一侧，所述光幕接收屏6上设置有均匀密集排布的光传感器，所述光幕接收屏6正对光源5设置，且所述接收屏垂直于平行光入射方向；
摄像模块7，所述摄像模块7固定设置在检测平台1上光源5一侧，且所述摄像模块7正对零件治具4上夹持的待检测工件8设置；
主控***，所述主控***与位移组件2、机械手组件3、光源5、光传感器和摄像模块7电连接，且所述主控***控制各模块的运行；
触控显示屏，所述触控显示屏与主控***电连接。
进一步地，所述平行光发射结构51为弧形光源罩，所述光源5设置在所述弧形光源罩的中心位置，所述光源5散射光通过弧形光源罩发射平行光束。
进一步地，所述位移组件2通过伺服电机驱动控制，所述伺服电机安装在检测平台1上，且所述伺服电机与主控***电连接。
进一步地，所述主控***内设置有图像处理模块，所述图像处理模块用于将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息。
进一步地，所述机械手组件3为三轴机械手，所述三轴机械手包括第一转动轴31、第二转动轴32、第三转动轴33和机械手34，所述第一转动轴31安装在位移组件2上，所述第一转动轴31相对位移组件2在Y轴方向上转动，所述第二转动轴32安装在第一转动轴31输出端，所述第二转动轴32相对第一转动轴31在X轴方向上转动，所述第三转动轴33安装在第二转动轴32输出端，所述第三转动轴33相对第二转动轴32在Z轴方向上运动，所述第三转动轴33输出端安装设置有机械手34，所述机械手34与零件治具4相连。
进一步地，所述零件治具4采用透明的透光材质制成，所述光源5发射的平行光束透过零件治具4被光传感器接收。零件治具4采用透明透光材质，不会影响光束通过，以免对测试结果造成影响。
进一步地，所述主控***内设置有标准工件8数据库，所述标准工件8数据库内预设有标准工件8位置与姿势图像信息。
一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量方法，包括以下步骤：
S1，将待检测工件8固定在零件治具4上，所述工件8在位移组件2和机械手组件3驱动下移动至设定的位置，并传输信号至主控***；
S2，主控***向摄像模块7发出指令，启动摄像模块7采集零件治具4上的工件8拍摄图像位置信息和工件8姿势信息，并将零件图像位置和姿势信息传输至主控***；
S3，之后将摄像模块7采集的工件8拍摄图像与预设的标准工件8位置与姿势图像进行对比，确定工件8位置信息和工件8姿势信息准确，若存在错误，控***向位移组件2和机械手组件3发出指令，机械手组件3控制对待检测工件8进行角度调整，位移组件2控制工件8移动，直至摄像模块7采集的工件8拍摄图像与预设的标准工件8位置与姿势图像一致；
S4，主控***向光源5发出指令，光源5发光通过平行光发射结构51发射平行光束向光幕接收屏6方向投射，光幕接收屏6上的光传感器将接受到的光信息发送至主控***，所述图像处理模块将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息；
S5，主控***根据摄像模块7采集的工件8拍摄图像与图像处理模块处理后的图像信息进行匹配对比，确认光信息图像无误；
S6，主控***获取工件8用于尺寸测量的光信息图像的边缘轮廓信息，并计算边缘间的像素距离，得到工件8测量尺寸信息；
S7，主控***向位移组件2和机械手组件3发出指令，机械手组件3控制对待检测工件8进行角度调整，位移组件2控制工件8移动，将工件8转动到下一个待检测工位，重复步骤S2-S6，获取工件8其他测量尺寸信息。
与标准产品数据库里的特征表进行匹配，从而即时分析出产品的良品与不良品，主控***还能够输出信号控制自动化设备联动分拣，实现完全的自动化检测。
本实施例通过制造的平行光束照射待检测物体，在待检测物体后方设置有接收的光幕接收屏，通过光传感器接收光信息，部分传感器位置被物体遮挡，未接收到光信息，通过图像处理模块将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息，因此未接收到的部分能够形成阴影图像信息，主控***获取工件用于尺寸测量的光信息图像的边缘轮廓信息，并计算边缘间的像素距离，得到工件测量尺寸信息，并通过触控显示屏显示，测量精度高，操作方便，大大提高了工作效率。通过摄像模块采集零件治具上的工件拍摄图像位置信息和工件姿势信息，并将零件图像位置和姿势信息传输至主控***，将摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像进行对比，确定工件位置信息和工件姿势信息准确，若不准确，则控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，直至摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像一致，保证了工件检测的位置和姿势精度，进一步提高检测尺寸精确度，且自动化程度大大提高。本实施例还设置有多轴的机械爪，能够方便快速调整夹取工件进行转动，方便对工件不同检测面进行尺寸检测，使用方便，自动化程度高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (8)
1.一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，包括：
检测平台，所述检测平台上安装有位移组件，所述位移组件在检测平台上进行双向运动；
机械手组件，所述机械手组件安装设置在位移组件处，机械手组件控制零件治具进行移动；
零件治具，所述零件治具安装在机械手上，所述零件治具用于夹持待检测工件；
光源，所述光源设置在检测平台一侧，所述光源处设置有平行光发射结构，光源通过平行光发射结构发射平行光束；
光幕接收屏，所述光幕接收屏设置在位移平台另一侧，所述光幕接收屏上设置有均匀密集排布的光传感器，所述光幕接收屏正对光源设置，且所述接收屏垂直于平行光入射方向；
摄像模块，所述摄像模块固定设置在检测平台上光源一侧，且所述摄像模块正对零件治具上夹持的待检测工件设置；
主控***，所述主控***与位移组件、机械手组件、光源、光传感器和摄像模块电连接，且所述主控***控制各模块的运行；
触控显示屏，所述触控显示屏与主控***电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，所述平行光发射结构为弧形光源罩，所述光源设置在所述弧形光源罩的中心位置，所述光源散射光通过弧形光源罩发射平行光束。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，所述位移组件通过伺服电机驱动控制，所述伺服电机安装在检测平台上，且所述伺服电机与主控***电连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，所述主控***内设置有图像处理模块，所述图像处理模块用于将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，所述机械手组件为三轴机械手，所述三轴机械手包括第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴和机械手，所述第一转动轴安装在位移组件上，所述第一转动轴相对位移组件在Y轴方向上转动，所述第二转动轴安装在第一转动轴输出端，所述第二转动轴相对第一转动轴在X轴方向上转动，所述第三转动轴安装在第二转动轴输出端，所述第三转动轴相对第二转动轴在Z轴方向上运动，所述第三转动轴输出端安装设置有机械手，所述机械手与零件治具相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，所述零件治具采用透明的透光材质制成，所述光源发射的平行光束透过零件治具被光传感器接收。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的紧密器件尺寸测量设备，其特征在于，
所述主控***内设置有标准工件数据库，所述标准工件数据库内预设有标准工件位置与姿势图像信息。
8.一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量方法，包括以下步骤：
S1，将待检测工件固定在零件治具上，所述工件在位移组件和机械手组件驱动下移动至设定的位置，并传输信号至主控***；
S2，主控***向摄像模块发出指令，启动摄像模块采集零件治具上的工件拍摄图像位置信息和工件姿势信息，并将零件图像位置和姿势信息传输至主控***；
S3，之后将摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像进行对比，确定工件位置信息和工件姿势信息准确，若存在错误，控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，直至摄像模块采集的工件拍摄图像与预设的标准工件位置与姿势图像一致；
S4，主控***向光源发出指令，光源发光通过平行光发射结构发射平行光束向光幕接收屏方向投射，光幕接收屏上的光传感器将接受到的光信息发送至主控***，所述图像处理模块将光传感器传输接收到的光信息形成图像信息；
S5，主控***根据摄像模块采集的工件拍摄图像与图像处理模块处理后的图像信息进行匹配对比，确认光信息图像无误；
S6，主控***获取工件用于尺寸测量的光信息图像的边缘轮廓信息，并计算边缘间的像素距离，得到工件测量尺寸信息；
S7，主控***向位移组件和机械手组件发出指令，机械手组件控制对待检测工件进行角度调整，位移组件控制工件移动，将工件转动到下一个待检测工位，重复步骤S2-S5，获取工件其他测量尺寸信息。
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|---|---|---|---|
| CN202110830930.XA CN113390345A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种基于机器视觉的精密器件尺寸测量设备及测量方法 |
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| CN113390345A true CN113390345A (zh) | 2021-09-14 |
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