专利名称：一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法
技术领域：
本发明涉及检测仪器领域，尤其涉及一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法。
背景技术：
在制造业中，尤其是微型零件加工和集成电路制造，很多都是通过产品的 图像来测量产品的尺寸。目前的测量方法是采用产品图像中相关的像素数量乘 以该像素与实物对应尺寸的比例系数然后计算出产品的尺寸。由于照相设备存 在镜面畸变、相机靶位缺陷、信号噪音等及其组合存在的固有缺陷，这种测量 方法得到的测量结果有一定的测量误差。
发明内容
本发明的目的在于构造一种新的产品尺寸测量方法，可适用于多种产品测 量，且一次能测量多组参数，其采用的技术方案如下所述。
一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法，其包含如下步骤
(1) 构造一量规单元，该量规单元根据产品待测部位尺寸的设计值制作；
(2) 利用所述量规单元测量部位的实际尺寸数据，结合图像采集单元采集 该量规单元相应部位的图像数据，构造出正反两组非线性的映射函数；
(3) 根据两组映射函数和产品待测部位的设计值，在一测量判定单元内形 成一数字量规；
(4) 利用所述图像采集单元采集产品的图像数据，运用所述的数字量规测 量计算产品各待测部位的实际尺寸数据。
在一个优选实施方式中，在所述量规单元的每一测量面设置一矫正孔，所 述的矫正孔为多边形，优选四边形、五边形、六边形，最优选四边形或六边形。
其中，当所述的矫正孔为四边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐标(u， v ) 之间的映射函数为 x-a!+a2U+a3V+a4Uv ， j^bi+t^u+t^v+tMUv ， 其中ai，a2，a3，a4,b,，b2，b3,b4根据现实平面和图像平面对应矩形的角点坐标值解出。
其中，当所述的矫正孔为六边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐标(u，
v) 之间的映射函数为 x二ai+a2U+a3V+a4Uv+asu2+a6V2 ，
y二b!+b2U+b3V+b4UV+b5u2+b6V2， 其中aha2,a3,a4,a5，a6,bhb2，b3,b4,b5,b6根据现实平面
和图像平面对应六边形的角点坐标值解出。
本发明提供一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法，该方法适应于多种产
品造型，能够使产品的多组参数测量一次完成，显著地提高检测精度和速度，
提高生产率、良品率和产品质量。
图1是本发明实施例中数控电子枪检测校正仪的示意图； 图2是本发明实施例中量规的示意图。
具体实施例方式
现依据附图，对本发明做进一步的描述。
本发明中的产品尺寸测量方法，可以利用发明人设计的一种检测校正仪配 合使用，下面先描述该检测校正仪的结构。 实施例1
请参见图l所示，所述的电子枪检测校正仪包括底座1、夹具2、量规3、 三副支架4、以三副摄像机为核心构成的图像采集单元5以及电脑(未图示)， 其中所述的底座1主要起校正仪稳定与各部分的支撑和调整作用，金属或石质， 为整个校正仪的基础。在底座1之上设有夹具2，其具体的结构已经在本发明人 在2008年5月14日所公开的公告号为CN201060833，名称为"拨夹式电子枪定 位与固定装置"的实用新型专利中公开，所述的夹具2具体对应上述专利中所描 述的"固定装置"。所述的支架4固定于所述底座1之上。所述的图像采集单元5 固定于所述的支架4之上。所述的量规3插入所述的夹具2中，量规3如图2 所示，其高度和底部管脚等需要测量矫正的部位均根据电子枪的设计值制作， 但它的外形与电子枪的外形并非完全一致，其顶部的中心设有用于测量矫正的 矫正孔6，其两侧设有用于测量矫正的矫正孔7、 8，所述的矫正孔6、 7、 8均为多边形，如四边形或六边形，将矫正孔设置为边数较多的多边形有利于提高 矫正精度，但增加了量规的制作成本而且提高了矫正方程的计算难度，故经发 明人计算，选择四边形或者六边形有利于实施本发明。所述的电脑与所述的图
像采集单元5相连。在图像采集单元中，图像采集单元5的三支镜头分别正对 所述的矫正孔6、 7、 8。
实施例2
所述的电子枪检测校正仪是采用如下的测量方法实现尺寸测量的。首先在 电脑中输入本次要测量的电子枪的有关设计值，输入完后，电脑屏幕根据设计 值显示电子枪设计图。接着，在夹具2上插入量规3，此时电脑屏幕同时显示电 子枪设计图和量规3的摄像图，根据电脑屏幕上显示的电子枪设计图调整图像 采集单元5的光源和镜头，使量规3的摄像图与电子枪设计图大致重合，且摄 像图清晰。此时，量规3顶部的矫正孔6的中心用来标定电子枪汇聚帽RGB孔 中间孔中心的设计值，矫正孔6的外接圆直径为RGB孔中间孔的设计值，量规 3侧面的矫正孔7、 8用于标定电子枪的扭曲、挠曲和高度的设计值，矫正孔7、 8的外接四边形的中心为电子枪扭曲标定用的侧孔中心的设计值。调整好后固定 光源和镜头，输入量规3各矫正孔的实际尺寸值，并通过量规3的摄像图获取 对应的图像值，构造出映射函数，当所述的矫正孔为四边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐t示(u， v)之间的映身f函数为x二a一a2U+a3V+a4Uv， y-t^+t^u+bsv+tMuv, 其中^a2,a3,a4，bi,b2，b3,b4根据现实平面和图像平面对应四边形的角点坐标值解 出；当所述的矫正孔为六边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐标(u， v)之 间的映射函数为X二ai+a2ii+a3v+a4uv+a5u2+a6v2， y-bh+t^u+bsv+b^uv+bsi^+bsv2,其 中^a2,a3,a4,a5，a6,bbb2,b3,b4,b5,b6根据现实平面和图像平面对应六边形的角点坐 标值解出。解出算法可运用最小二乘法。同理得出现实坐标到图像坐标的映射 函数。由于多边形的孔在加工时拐角处常加工成弧形倒角，所以，当选用图像 平面和现实平面多边形孔的角顶点坐标值时，需要用直线逼近多边形各条边， 然后再用这些直线的夹角顶点作为多边形对应边夹角顶点。
量规加工时总会有误差，所以量规图像不是产品设计值的标准图像。由于 标准图像可以作为操作人员校正产品的依据，如要在屏幕上显示出来，则电脑先根据产品的设计值和映射函数计算出设计值在图像坐标系中的对应点的坐 标，再根据这些坐标点及孔的设计形状在屏幕上画出对应的图形，该图形即为 产品设计的标准图形。该标准图形和正反两组映射函数共同构成数字量规，将 其保存在电脑的永久性存储器中(例如硬盘)。当测量电子枪时，电脑从永久性
存储器中调出数字量规，并把标准图形显示在屏幕上，当在夹具2中插入电子 枪后，图像采集单元5实时拍摄该电子枪，屏幕上同时显示该电子枪摄像图和 标准图形，并显示电子枪的有关测量值及判定结果，用手或机械手轻轻校正电 子枪，使其摄像图与标准图形重合，这时电脑实时测量和判定测量结果。 一把 电子枪测量结束后，可再插入另一把电子枪进行测量，可连续不断地测量同一 设计规格的多把电子枪，每把电子枪测量结束，电脑都会自动把测量结果保存 在电脑永久性存储器中。
权利要求
1、一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法，其包含如下步骤(1)构造一量规单元，该量规单元根据产品待测部位尺寸的设计值制作；(2)利用所述量规单元测量部位的实际尺寸数据，结合图像采集单元采集该量规单元相应部位的图像数据，构造出正反两组非线性的映射函数；(3)根据两组映射函数和产品待测部位的设计值，在一测量判定单元内形成一数字量规；(4)利用所述图像采集单元采集产品的图像数据，运用所述的数字量规测量计算产品各待测部位的实际尺寸数据。
2、 如权利要求1所述的产品尺寸测量方法，其特征在于，在所述量规单元 的每一测量面设置一矫正孔，所述的矫正孔为多边形，优选四边形、五边形、 六边形，最优选四边形或六边形。
3、 .如权利要求2所述的产品尺寸测量方法，其特征在于，当所述的矫正孔 为四边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐标(u， v)之间的映射函数为 x二a!+a2U+a3V+a4UV， y:bi+b2U+b3V+t)4UV， 其中ai,a2,a3,a4，t^,b2,b3,b4根据现实平面 和图像平面对应四边形的角点坐标值解出。
4、 如权利要求2所述的产品尺寸测量方法，其特征在于，当所述的矫正孔 为六边形时，其现实坐标(x， y)与图像坐标(u， v)之间的映射函数为 x二a一a2U+a3V+a4Uv+a5u2+a6V2 ， y:bi+b2U+b3V+b4UV+b5u2+b6V2 ， 其 中 aj，a2，a3，a4，a5,a6,bi,b2,b3,b4,b5,b6根据现实平面和图像平面对应六边形的角点坐标值 解出。
全文摘要
本发明提供一种基于机器视觉的产品尺寸测量方法，该方法适应于多种产品造型，能够使产品的多组参数测量一次完成，显著地提高检测精度和速度，提高生产率、良品率和产品质量。
文档编号G01B11/00GK101509762SQ20091004686
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者阳 赵, 赵风景 申请人:上海电机学院