CN207850286U - 眼镜架尺寸自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种眼镜架尺寸自动测量装置,属于计量领域。本实用新型装置包括样品室,所述样品室内设有样品台,所述样品台下部通过转轴连接驱动电机;所述样品台上设有用于对测量数据进行修正的十字自校标尺;所述样品室内还设有照明***和图像采集***;所述图像采集***通信连接图像处理终端,所述图像处理终端通信连接眼镜架数据库服务器和数据处理终端。本实用新型实现眼镜架尺寸的全自动测量,消除了人为误差;制定了具体的测量方法,消除由定义引起的不确定度。采用多图像处理技术,自动从多幅图像中选取最佳测量位置,避免了由于眼镜架放置不当带来的测量误差;大幅提高眼镜架尺寸测量的不确定度;大幅提高眼镜架尺寸测量的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及计量领域,特别涉及一种眼镜架尺寸自动测量装置。
背景技术
眼镜架是眼镜的重要组成部分,主要起到支撑眼镜片的作用。一副好的镜架应该稳定、安全、可靠、结实、美观。如果眼镜架的片间距离不准,可能会造成“瞳距不准”,长期佩戴易造成头晕和视疲劳等症状。镜腿长度不合适,会使戴镜者感到不舒服,或者自行脱落,或对耳褶皱部分产生压力。
目前眼镜架的尺寸测量执行国家标准GB/T 14214-2003《眼镜架通用要求和试验方法》与国际标准 ISO 12870:1977《眼科光学——眼镜架 通用要求和试验方法》尺寸测量方法相同。其测量方法为:
1、水平镜片尺寸、片间距离、几何中心距
如图1所示;水平镜片尺寸用分度值0.02mm的游标卡尺,通过目测大致选取镜片两端的最大距离处,在附近多次测量找到距离最大点读数,用多次测量来减小测量误差。片间距离用分度值0.02mm的游标卡尺,通过目测大致选取镜片间的最小距离处,在附近多次测量找到距离最小点读数,用多次测量来减小测量误差。几何中心距等于水平镜片尺寸加片间距离。
2、镜腿相关尺寸
包括镜腿长度、高温尺寸稳定性中两镜腿端点之间的距离、耐疲劳试验中两镜腿测量点之间的距离。
镜腿长度是镜腿中心线在螺纹轴与镜腿末端交点之间的距离(如图2所示,图中,1为螺纹轴;2为中面;3为镜腿中心线)。先用记号笔在镜腿拐点处点点,然后用分度值0.5mm的钢直尺分段测量后,将l1和l2相加。
高温尺寸稳定性,需求加热前两镜腿端点之间的距离与热后两镜腿端点之间的距离差值。用钢直尺测量。测量两镜腿端点之间的距离时,由于镜腿端点不好找,为保证测量基准点一直,便将两镜腿下方沾上红墨汁,在白纸上打点,然后用分度值0.5mm的钢直尺进行测量。
耐疲劳试验中,需在把试样装到试验装置上之前,先定好夹持点及测量点,要使镜腿的夹持点位于距铰链中心的距离等于镜腿全长的70%±1mm,而测量点位于夹持点向铰链中心移15mm±1mm(卷簧架的夹持点位于卷簧与硬边的交接点向内移3mm±1mm处,测量点位于夹持点向铰链内移10mm±1mm)。目前夹持点和测量点均用钢直尺测量后,用记号笔点点,耐疲劳试验前在预定测量点上测量腿间距离d1,试验后在测量点测量腿间距离d2,计算d1与d2的差值为永久变形量。
现有方法存在的问题为:
1、GB/T 14214-2003规定水平镜片尺寸、片间距离、几何中心距的允许误差±0.5mm。使用精度优于0.1mm的线性测量器具进行测量。但并未规定具体的测量方法,由于眼镜架镜片的形状不规则,有的左右镜片不在一个平面上,所以方框法的四条切线边不容易绘制,导致方框法水平镜片尺寸、片间距离、方框法中心距测量点确定不准确,尽管使用分度值为0.02mm的游标卡尺,但测量结果的不确定度远远达不到0.1m。
2、镜腿长度的允许误差为±2.0mm,高温尺寸稳定性不超出+6mm或-12mm,耐疲劳永久变形量不大于5mm,用分度值0.5mm的钢直尺测量。眼镜架的镜腿形状不规则,镜腿端点、测量点等不好找,且不容易固定,易变形,导致中心线、镜腿端点、测量点等标注不准确,最终测量结果的不确定远远大于0.5mm。
3、人工测量操作过程复杂:按照标准上的定义和测量方法,需要人工进行投影画框、白纸上打点、标注各测量点,且不易操作、耗费时间长,难以保证测量结果间的一致性。
实用新型内容
为了弥补现有技术的不足,解决现有技术中国家标准未明确可达到要求精度的测量方法、测量结果主观性强、误差大、测量效率低的问题,本实用新型提供了一种眼镜架尺寸自动测量装置。
本实用新型的技术方案为:
一种眼镜架尺寸自动测量装置,包括样品室,所述样品室内设有样品台,所述样品台下部通过转轴连接驱动电机;所述样品台台面上设有用于对测量数据进行修正的十字自校标尺;所述样品室内还设有照明***和图像采集***;所述图像采集***通信连接图像处理终端,所述图像处理终端通信连接眼镜架数据库服务器以及数据处理终端。
作为优选方案,所述图像处理终端对采集的眼镜架图像和标尺图像进行灰度化及图像格式转换、平滑、锐化和二值化处理,与特征库比对进行 镜框、螺纹轴、镜腿各测量部位的识别,对十字标尺的分度进行处理和识别;所述数据处理终端对图像处理终端输出的各测量点坐标,用十字标尺的坐标值进行实时修正,并剔除异常值,得到各参数的校正尺寸。
作为优选方案,所述图像采集***为摄像头。
作为优选方案,所述摄像头与样品台台面呈40-50°夹角。
作为优选方案,所述照明***为白炽灯或节能灯。
作为优选方案,所述十字自校标尺上的刻度均匀设置。
采用所述装置自动测量眼镜架尺寸的方法,包括步骤:
1)打开所述照明***,将眼镜架镜片框上沿朝下自然放置在所述样品台的水平台面上,所述驱动电机驱动眼镜架旋转,眼镜架旋转的同时,所述图像采集***采集眼镜架的图像,并输入图像处理终端;
2)图像处理终端进行图像处理
图像处理终端对采集的图像和标尺进行灰度化、图像格式化转换、平滑、锐化和二值化处理,与眼镜架特征库比对,识别镜片框、镜腿、螺纹轴;对左右两个镜片框内侧轮廓做外切方框,得到左侧外切方框和右侧外切方框;
3)数据处理终端进行数据处理
a)设定所述十字自校标尺中与拍摄方向垂直的为X标尺,与拍摄方向一致的为Y标尺;建立X标尺、Y标尺的整数点与像素坐标系的对应关系,根据眼镜被测部件的测量点在像素坐标系的位置用插值法进行修正,最后用两点间距离公式计算相关尺寸;垂直于样品台台面方向为Z向,Z向尺寸为其在Y向的投影尺寸与夹角余弦的乘积;
b)分别测量左侧外切方框的水平边长aL、右侧外切方框的水平边长aR、左侧外切方框与右侧外切方框内侧边线的距离d、左侧外切方框的中心与右侧外切方框的中心之间的距离c;并测量左镜腿与右镜腿内侧切线间的距离p;
c)被测眼镜架处于旋转状态,得到不同角度的多幅图像;根据得到的多个左侧外切方框的水平边长aL、右侧外切方框的水平边长aR、左侧外切方框与右侧外切方框内侧边线的距离d、左侧外切方框的中心与右侧外切方框的中心之间的距离c、左镜腿与右镜腿内侧切线间的距离p中各参数的最大值自动判断眼镜框与拍摄方向垂直的位置,该位置的此处作为最终的测量结果。
作为优选方案,样品台每旋转360°,图像采集***采集的图像不少于500幅。
作为优选方案,图像处理终端根据眼镜架特征库判定眼镜架两个镜片框的外切线作为基准面进行测量。
作为优选方案,图像处理终端在处理眼镜架图像时,同时处理自校标尺的读数;数据处理终端用自校标尺的读数对眼镜架的测量数据进行自动校正。
作为优选方案,数据处理终端自动剔除异常值,根据国家标准的技术要求,自动进行合格判定,并打印测量记录。
作为优选方案,aL、aR、d、p均经多次测量取平均值。
本实用新型的有益效果为:
1、实现眼镜架尺寸的全自动测量,消除了人为误差。
2、对国标中的技术指标,制定了具体的测量方法,消除由定义引起的不确定度。
3、采用多图像处理技术,自动从多幅图像中选取最佳测量位置,避免了由于眼镜架放置不当带来的测量误差。
4、通过自校标尺,实现测量结果的实时校准,消除图像几何畸变带来的影响。
5、对眼镜架的倾斜角度进行自动修正,被测眼镜架可以自然放置,不必进行人工调整。
6、大幅提高眼镜架尺寸测量的不确定度。
7、大幅提高眼镜架尺寸测量的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为国标GB/T 14214-2003中眼镜架水平镜片尺寸、片间距离、几何中心距的测量示意图;
图2为国标GB/T 14214-2003中镜腿长度的测量示意图;图中,1为螺纹轴;2为中面;3为镜腿中心线;
图3为本实用新型眼镜架尺寸自动测量装置的结构示意图;其中,4为样品台;5为样品室;6为摄像头;7为图像处理终端;8为照明***;9为驱动电机;10为眼镜架特征库服务器;11为数据处理终端;
图4为样品台的俯视结构示意图;
图5为Z方向投影示意图;
图6为测量基准面示意图;
图7为本实用新型方法测量示意图。
具体实施方式
实施例1
如图3所示,一种眼镜架尺寸自动测量装置,包括样品室5,样品室5提供一个单色背景的密闭空间,防止杂散光的影响。样品室5内设有样品台4,样品台4下部通过转轴连接驱动电机9。样品台4由驱动电机9匀速旋转。
如图4所示,样品台4上设有用于对测量数据进行修正的十字自校标尺。十字自校标尺中与拍摄方向垂直的为X标尺,与拍摄方向一致的为Y标尺。十字自校标尺用于对测量数据进行修正。
样品室5内还设有照明***8和图像采集***;采用高清的摄像头6作为图像采集***。照明***8采用白炽灯或节能灯,照明***8提供一个柔和、均匀的环境光源。摄像头6用于采集眼镜架各个角度的图像,摄像头6与样品台4台面呈40-50°夹角,优选为45°,以方便识别眼镜架的各个特征部件。
图像采集***通信连接图像处理终端7,图像处理终端7通信连接眼镜架数据库服务器10以及数据处理终端11。
图像处理终端7对采集的大量眼镜架图像和标尺图像进行灰度化及图像格式转换、平滑、锐化和二值化处理,与特征库比对进行 镜框、螺纹轴、镜腿各测量部位的识别,对十字标尺的分度进行处理和识别。
数据处理终端11对图像处理终端输出的各测量点坐标,用十字标尺的坐标值进行实时修正,并剔除异常值,得到各参数的校正尺寸。与国家标准的规定值进行比较,以判定其是否合格。
如图4-图7所示采用装置自动测量眼镜架尺寸的方法,包括步骤:
1)打开照明***8,将眼镜架完全展开,镜片框上沿朝下自然放置在样品台的水平台面上(十字自校标尺中心附近),驱动电机驱动眼镜架旋转两周,眼镜架旋转的同时,图像采集***采集眼镜架的图像,并输入图像处理终端;样品台每旋转360°,图像采集***采集的图像不少于500幅,采集引起的误差不大于±0.01%。
2)图像处理终端进行图像处理
图像处理终端对采集的图像和标尺进行灰度化、图像格式化转换、平滑、锐化和二值化处理,与眼镜架特征库比对,识别镜片框、镜腿、螺纹轴;对左右两个镜片框内侧轮廓做外切方框,得到左侧外切方框和右侧外切方框;
图像处理终端根据眼镜架特征库判定眼镜架的两个镜片框,以上镜片框的外切线作为基准面进行测量。
测量数据实时自校:样品台上的十字自校标尺用于修正由于拍摄的空间角度(月45°)和图像畸变的影响。图像处理终端在处理眼镜架图像的同时,同时处理自校标尺的读数,用自校标尺的读数对眼镜架的测量数据进行自动校正。
3)数据处理终端11进行数据处理
a)设定所述十字自校标尺中与拍摄方向垂直的为X标尺,与拍摄方向一致的为Y标尺;数据处理时,首先建立X标尺、Y标尺的整数点与像素坐标系的对应关系,根据眼镜被测部件的测量点在像素坐标系的位置用插值法进行修正,最后用两点间距离公式计算相关尺寸;垂直于样品台台面方向为Z向,Z向尺寸为其在Y向的投影尺寸与夹角余弦的乘积;
b)分别测量左侧外切方框的水平边长aL(取镜片框正反面两次测量结果的平均值)、右侧外切方框的水平边长aR(取镜片框正反面两次测量结果的平均值)、左侧外切方框与右侧外切方框内侧边线的距离d(四次测量的平均值)、左侧外切方框的中心与右侧外切方框的中心之间的距离c(四次测量的平均值);并测量左镜腿与右镜腿内侧切线间的距离p(四次测量的平均值);
c)被测眼镜架处于旋转状态,得到不同角度的多幅图像;根据得到的多个左侧外切方框的水平边长aL、右侧外切方框的水平边长aR、左侧外切方框与右侧外切方框内侧边线的距离d以及左镜腿与右镜腿内侧切线间的距离p。
由于眼镜架处于旋转状态,因此可以从不同角度得到多幅图像,其测量结果也随着拍摄角度不同而发生变化,综合以上参数的变化规律,求出最大值,即可自动判断眼镜架的镜框与拍摄方向垂直的位置,将该方向的尺寸作为最终测量结果。
数据处理终端11自动剔除异常值,根据GB/T 14214-2003《眼镜架通用要求和试验方法》的技术要求,自动进行合格判定,并打印测量记录。
本实用新型的技术指标如下:
1、图像采集速度:≥500 幅/min
2、测量范围:10mm~200mm
3、分辨力:0.01mm
4、测量不确定度:
水平镜片尺寸、片间距离、几何中心距:≤0.1mm,k=2
镜腿长度、高温尺寸稳定性中两镜腿端点之间的距离、耐疲劳试验中两镜腿测量点之间的距离: ≤0.5mm,k=2。
Claims (5)
1.一种眼镜架尺寸自动测量装置,其特征在于:包括样品室,所述样品室内设有样品台,所述样品台下部通过转轴连接驱动电机;所述样品台台面上设有用于对测量数据进行修正的十字自校标尺;所述样品室内还设有照明***和图像采集***;所述图像采集***通信连接图像处理终端,所述图像处理终端通信连接眼镜架数据库服务器以及数据处理终端。
2.如权利要求1所述眼镜架尺寸自动测量装置,其特征在于:所述图像采集***为摄像头。
3.如权利要求2所述眼镜架尺寸自动测量装置,其特征在于:所述摄像头与样品台台面呈40-50°夹角。
4.如权利要求1所述眼镜架尺寸自动测量装置,其特征在于:所述照明***为白炽灯或节能灯。
5.如权利要求1所述眼镜架尺寸自动测量装置,其特征在于:所述十字自校标尺上的刻度均匀设置。
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CN107883877A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-06 | 山东省计量科学研究院 | 眼镜架尺寸自动测量装置及方法 |
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