阅读说明：本技术 一种机器视觉全景测量系统及测量方法 (Machine vision panoramic measurement system and measurement method ) 是由 乔玉晶 贾保明 王靖怡 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种机器视觉全景测量系统及测量方法,包括上位机A、下位机B、径向电机驱动器C、直流电源D、轴向电机驱动器E、机器视觉测量滑台F组成。所述机器视觉全景测量系统从测量相机位置固定,而测量平台运动的角度出发,设计一种机器视觉全景测量系统及测量方法。所述系统可以在上下位机的联合控制下,根据测量需要,自动控制测量滑台带动装夹工件完成轴、径向的直线运动和测量平台内的圆弧运动,实现工件高精度的全景扫描和三维重建,并配置手轮,方便故障时手动调节,对工作环境适应性良好；所述测量滑台上设有接近开关传感器和限位开关,用以实时反馈并定位工件运行位置和工作异常时装置的自我保护。所述机器视觉测量滑台系统可同时装夹多个工件,且适应多种视觉采集方式的任务要求,包括单目视觉测量、双目视觉测量和结构光测量,适应性强,定位精度高,在机器视觉测量领域具有较高的可推广性。(The invention discloses a machine vision panoramic measurement system and a measurement method, which comprise an upper computer A, a lower computer B, a radial motor driver C, a direct-current power supply D, an axial motor driver E and a machine vision measurement sliding table F. The machine vision panoramic measurement system and the measurement method are designed from the viewpoint that the position of a measurement camera is fixed and a measurement platform moves. The system can automatically control the measuring sliding table to drive the clamping workpiece to complete axial and radial linear motion and circular motion in the measuring platform according to the measurement requirement under the combined control of the upper computer and the lower computer, so that high-precision panoramic scanning and three-dimensional reconstruction of the workpiece are realized, a hand wheel is arranged, manual adjustment during fault is facilitated, and the adaptability to the working environment is good; and a proximity switch sensor and a limit switch are arranged on the measuring sliding table and used for feeding back and positioning the operation position of a workpiece in real time and self-protection of the device when the work is abnormal. The machine vision measurement sliding table system can clamp a plurality of workpieces simultaneously, is suitable for task requirements of various vision acquisition modes, comprises monocular vision measurement, binocular vision measurement and structured light measurement, and is high in adaptability, high in positioning accuracy and high in popularization in the field of machine vision measurement.)

一种机器视觉全景测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于机器视觉测量技术领域，具体为一种机器视觉全景测量系统及测量方法。

背景技术

机器视觉测量技术是利用相机、专有卡具等设备对待测物进行动态或者静态拍摄得到序列或单帧图像，应用视觉测量可以对复杂结构进行精确测量。在实际工业测量环境中，如果待测工件表面形貌复杂或多工件同时并行测量，采集相机单次测量难以获取完整形貌，需要采集相机从多个角度进行拍摄，通过多幅图片的特征匹配重建成像。在测量过程中，若工件位置固定，相机需要在不同的位置进行图像采集，相机参数需要重复标定，如果测量定位不精准，则测量结果不精确，且工作效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器视觉全景测量系统及测量方法，固定采集相机位置，精密定位控制装夹多工件的载物平台移动，用以解决当前视觉测量中相机重复标定，效率不高以及测量定位不准确的问题。

为解决上述视觉测量问题，本发明的具体技术方案如下:

一种机器视觉全景测量系统及测量方法，包括上位机A、下位机B、径向电机驱动器C、直流电源D、轴向电机驱动器E、机器视觉测量滑台F，通过上位机A和下位机B编程控制径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E工作，驱动电机带动载物板200实现直线和圆弧运动，完成测量任务；所述径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E由直流电源D供电，接收下位机B的指令驱动电机转动；机器视觉测量滑台F由龙门架视觉采集机构100、载物板200、主动径向丝杠螺母机构300、固定板400、主动轴向丝杠螺母机构500、从动轴向滑块机构600和从动径向滑块机构700组成；所述龙门架视觉采集机构100的图像采集方式可据测量需要选择单目、双目或结构光测量；所述固定板400上开槽用以定位安装接近开关传感器405、406、407、408、409、410，限位开关401、402、403、404通过螺钉连接固定于固定板上，直线滑动导轨603与固定板400通过螺钉连接；直线滑动导轨603用以实现主动轴向丝杠螺母机构500中滑块502在固定板400上的平稳运动，所述主动轴向丝杠螺母机构500通过支撑座501和固定座505的螺栓连接在固定板400上，支撑座501和固定座505中设有轴承，用以嵌套丝杠504，丝杠504一端通过联轴器506与驱动电机508转动轴相连，驱动电机508通过螺钉连接安装在电机座507上，电机座507通过固定板400底部的螺钉安装在固定板400上，驱动电机508另一端转动轴设有手轮509，主动径向丝杠螺母机构300与所述主动轴向丝杠螺母机构500连接方式相同，从动轴向螺母机构600和从动径向螺母机构700的滑块连接方式，与所述主动轴向丝杠螺母机构500的滑块502连接方式相同；所述主动轴向丝杠螺母机构500的滑块502下方通过螺钉连接固定板400，上方通过螺钉连接有直线滑动导轨601，直线滑动导轨601上方安装载物板200，载物板200可据工件结构外形和数量完成装夹。

作为优选，所述龙门架视觉采集机构100中的相机采用大恒MER-130-30UM相机，上位机使用Intel(R)Core(TM)i5-4200 [email protected]处理器，内存为8GB，下位机选用单片机控制器。

作为优选，所述固定板400的开槽与接近开关传感器405、406、407、408、409、410和直线滑动导轨603采用过渡配合进行精准定位，接近开关传感器405、406、407、408、409、410采用金属接近传感器。

作为优选，所述主动轴向丝杠螺母机构500和主动径向丝杠螺母机构300的驱动电机508、305均选用步进电机，手轮509、301上均匀刻有滚花。

作为优选，所述直线滑动导轨601、603中的螺钉均采用沉头螺钉。

作为优选，所述机器视觉测量滑台系统测量定位步骤如下：

步骤I：根据测量需要布置安装龙门架视觉采集机构100和精密滑台机构，在载物板200上根据需要装夹多个工件，下位机B给出归零指令，使载物板200位置归零，径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E驱动电机305、508带动丝杠309、504转动，归零接近开关传感器406、409用以定位归零位置，反馈给单片机控制系统，完成装置归零；

步骤II：载物板200位置归零后，上位机通信给出下位机测量位置坐标数据，下位机发出指令给径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E，驱动电机305、508带动丝杠309、504转动，螺母机构将丝杠转动变换为滑块直线运动，完成载物板200的径向和轴向运动，设置在固定板400上的接近开关传感器405、407、408、410用于载物板200的位置反馈，精确定位工件位置，实现轴、径向的精密直线运动；轴、径向丝杠螺母机构运用插补方法，搭配从动轴向滑块机构600和从动径向滑块机构700，可实现圆弧式运动，进行工件的全景扫描测量；

步骤III：若运行位置不合理，触发限位开关401、402、403、404，即时反馈给单片机控制系统，停止驱动电机508、305转动，保护装置。

步骤IV：测量任务完成后，单片机控制系统给出归零指令，在接近开关传感器409、406的定位作用下，控制驱动电机508、305转动，将载物板位置重新归零，方便下次操作。

本发明的有益效果在于：

1.本发明可以在保证相机测量位置不变的情况下，精密定位控制多装夹工件的载物平台移动来完成工件扫描，相比于固定工件而移动相机的测量方式，可避免相机参数的重复标定问题，大大提高了测量效率和定位精准度；

2.本发明的载物板200与滑块602，滑块602和固定板400均通过直线滑动导轨601、603连接，具有较好的平面度，能够保证精密滑台运行平稳，载物板200可根据工件结构和数量安装卡具，更具有装夹实用性；

3.本发明设有接近开关传感器405、406、407、408、409、410，能够精准定位和反馈滑台运行状态，实现限位和归零操作，更具有实时定位反馈能力，限位开关401、402、403、404的安装，可以在运行位置不合理时即刻断电，保护精密滑台不受损坏，更具有装置自我保护能力；

4.本发明的主动轴向丝杠螺母机构500和主动径向丝杠螺母机构300的驱动电机508、305的转动轴均设有手轮509、301，可根据情况手动调节；

5.本发明的采集相机的夹持支架可以适用于更多相机型号，图像采集方式可根据需要更换单目、双目和结构光等，具有更广的应用面。

附图说明

图1是一种机器视觉全景测量系统的整体结构示意图

图2是一种机器视觉全景测量系统机器视觉测量滑台的整体结构图

图3是一种机器视觉全景测量系统机器视觉测量滑台的整体结构分解图

图4是一种机器视觉全景测量系统轴向主动丝杠螺母机构分解图

图5是一种机器视觉全景测量系统径向主动丝杠螺母机构分解图

图6是一种机器视觉全景测量系统从动滑块结构分解图

图7是一种机器视觉全景测量系统固定板部件示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。本发明的系统组成如图1-图6，采用如下方案：

实施例1：

一种机器视觉全景测量系统的结构组成包括：上位机A、下位机B、径向电机驱动器C、直流电源D、轴向电机驱动器E、机器视觉测量滑台F组成。所述上位机A和下位机B编程控制径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E工作，驱动电机带动载物板200实现直线和圆弧运动，完成测量任务；所述径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E由直流电源D供电，接收下位机B的指令驱动电机转动；机器视觉测量滑台F作为测量系统的执行机构，装夹多个工件，根据控制指令完成直线和圆弧等运行方式的测量任务。

所述机器视觉测量滑台F由龙门架视觉采集机构100、载物板200、主动径向丝杠螺母机构300、固定板400、主动轴向丝杠螺母机构500、从动轴向滑块机构600和从动径向滑块机构700组成；所述龙门架视觉采集机构100和固定板400布置在工作平台；主动径向丝杠螺母机构300和主动轴向丝杠螺母机构500通过支撑座302、501和固定座308、505上的螺栓连接在固定板400上，主动径向丝杠螺母机构300和主动轴向丝杠螺母机构500上的滑块303、502下方通过直线滑动导轨603与固定板400螺钉连接，上方通过直线滑动导轨601与载物板200螺钉连接；从动轴向滑块机构600和从动径向滑块机构700下方通过直线滑动导轨603与固定板400螺钉连接，上方通过直线滑动导轨601与载物板200螺钉连接。

所述主动轴向丝杠螺母机构500由支撑座501、滑块502、滚珠螺母503、丝杠504、固定座505、联轴器506、电机座507、驱动电机508和手轮509组成，驱动电机508用螺钉连接固定在电机座507上，电机座507通过固定板400底面的螺钉连接在固定板400上，所述驱动电机508通过联轴器506带动丝杠504正反向转动，手轮509可手动调节丝杠504转动，螺母机构将丝杠转动变换为滑块的直线运动，配合从动轴向滑块机构600实现载物板200的轴向的运动。

所述主动径向丝杠螺母机构300由手轮301、支撑座302、滑块303、螺母304、丝杠309、固定座308、联轴器307、电机座306和驱动电机305组成，运行方式和连接关系与主动轴向丝杠螺母机构500相同。

所述固定板400设有接近开关传感器405、406、407、408、409、410用以装置归零和定位控制，限位开关401、402、403、404用以装置运行位置不合理时的自我保护。

实施例2：

本发明中，机器视觉测量滑台系统测量定位步骤如下：

步骤I：根据测量需要布置安装龙门架视觉采集机构100和精密滑台机构，在载物板200上根据需要装夹多个工件，下位机B给出归零指令，使载物板200位置归零，径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E驱动电机305、508带动丝杠309、504转动，归零接近开关传感器406、409用以定位归零位置，反馈给单片机控制系统，完成装置归零；

步骤II：载物板200位置归零后，上位机通信给出下位机测量位置坐标数据，下位机发出指令给径向电机驱动器C和轴向电机驱动器E，驱动电机305、508带动丝杠309、504转动，螺母机构将丝杠转动变换为滑块直线运动，完成载物板200的径向和轴向运动，设置在固定板400上的接近开关传感器405、407、408、410用于载物板200的位置反馈，精确定位工件位置，实现轴、径向的精密直线运动；轴、径向丝杠螺母机构运用插补方法，搭配从动轴向滑块机构600和从动径向滑块机构700，可实现圆弧式运动，进行工件的全景扫描测量；

步骤III：若运行位置不合理，触发限位开关401、402、403、404，即时反馈给单片机控制系统，停止驱动电机508、305转动，保护装置。

步骤IV：测量任务完成后，单片机控制系统给出归零指令，在接近开关传感器409、406的定位作用下，控制驱动电机508、305转动，将载物板位置重新归零，方便下次操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。