一种工件的在线影像测量系统的制作方法

本实用新型属于检测设备技术领域，具体涉及一种工件的在线影像测量系统。

背景技术：

随着先进制造技术的飞速发展，给精密测量技术提出了越来越多新的挑战。数控技术是先进制造技术的基础核心，数控加工过程的质量控制是精密测量领域迫切急需要解决的问题之一，直接影响着产品质量和生产效率。

目前，对于汽车零部件的加工检测工序，更多的是采用人工检测的方式，将工件从生产线取下，借助量具或者三坐标机器进行尺寸检测，最终判断是否满足要求；该检测方式要求操作人员具备较高的技术知识水平，同时人工测量结果的稳定性容易受到操作人员的状态影响，无法保证每一次测量都能够客观地反应实际结果。

另外，现有的测量仪器也出现了精密影像式测绘仪，它克服了传统投影仪的不足，是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器。例如，公开号为CN202648617U的专利文献公开了一种复合式手动影像坐标测量机，包括一底座、安装于底座上的移动平台以及用于测量的探测装置，底座上安装有一支撑臂，探测装置活动安装于支撑臂上，移动平台包括安装有手摇驱动装置的双层移动平台以及活动安装于支撑臂上的Z轴移动平台；探测装置安装有点激光扫描测头以及接触式三维探针；手摇驱动装置中的无牙光杆配合安装有三个单边轴承的轴承座驱动双层移动平台。该复合式手动影像坐标测量机具有灵敏可靠、移动稳定、运动精度高、定位准确，测量精度高、工作效率高等诸多优点；但是，需要对操作人员进行专业的培训，这就使得汽车零部件测量的入门门槛变高了；而且，点激光扫描测头以及接触式三维探针对工件的定位依赖于操作人员的判断，导致测量精度有限。

传统的手工测量和离线测量虽然目前还有着广泛的应用，但不能适应现代制造业发展的需求。因此，如何提供一种简单有效，操作方便，并且能实现高精度测量的测量系统显得迫在眉睫。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供一种工件的在线影像测量系统。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种工件的在线影像测量系统，包括主机、三轴滑台机构、视觉影像装置、激光测距装置和探针测量装置，所述主机与三轴滑台机构、视觉影像装置、激光测距装置、探针测量装置通讯连接；所述视觉影像装置、激光测距装置、探针测量装置均安装于三轴滑台机构上，以实现影像采集装置、激光测距装置、探针测量装置相对于工件的三维测量；所述激光测距装置用于获取工件的位置信息；所述主机用于根据所述工件的位置信息控制三轴滑台机构驱动视觉影像装置和探针测量装置移动至目标位置，所述探针测量装置对工件的测量位置通过视觉影像装置获取的工件影像进行辅助定位。

作为优选方案，所述主机通过PCI板卡对三轴滑台机构的运行进行控制。

作为优选方案，所述三轴滑台机构包括X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台，所述视觉影像测量装置、激光测距装置、探针测量装置均安装于Z轴滑台之上。

作为优选方案，所述X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台均安装有外部编码器。

作为优选方案，所述探针测量装置包括测座和安装于测座之上的探针，所述测座固定于Z轴滑台之上。

作为优选方案，所述探针可更换地安装于测座之上。

作为优选方案，所述视觉影像装置包括工业相机、镜头和光源，所述工业相机与镜头相配以获取工件影像，所述光源用于补光；所述工业相机固定于Z轴滑台之上。

作为优选方案，所述激光测距装置为单点式激光测距传感器，所述单点式激光测距传感器固定于Z轴滑台之上。

作为优选方案，所述主机为工业计算机。

作为优选方案，所述工业计算机的显示屏以图形化的方式显示视觉影像界面、激光测距界面和探针测量界面。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型的工件的在线影像测量系统，采用激光辅助工件的位置定位，视觉图像辅助探针测量定位，实现工件的测量，提高了工件的测量精度；通过主机控制工件的测量过程，简单易用，降低了对操作人员的专业技术水平的要求，能够客观的实现工件的尺寸测量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的工件的在线影像测量系统的结构示意图；

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1所示，本实用新型实施例的工件的在线影像测量系统，包括主机、三轴滑台机构、视觉影像装置、激光测距装置和探针测量装置。其中，主机为工业计算机，工业计算机与三轴滑台机构、视觉影像装置、激光测距装置、探针测量装置通讯连接，通讯连接可以采用有线连接或无线连接，有线连接可以为通过PCI板卡或VGA接口数据线或DVI接口数据线连接，无线连接可以采用Wifi、蓝牙等无线通讯方式。工业计算机内置有PLC控制系统，PLC控制系统通过调用PCI板卡的函数控制三轴滑台机构的运动，包括对三轴滑台机构的回零、定位操作，为后续各个装置的测量作基础工作。PLC控制系统还用于控制视觉影像装置、激光测距装置、探针测量装置之间的协调运作；具体地，工业计算机安装视觉软件(视觉影像系统)、激光测量软件(激光测量系统)、探针控制软件(探针测量系统)，实现了工业计算机的控制。

视觉影像装置、激光测距装置、探针测量装置均安装在三轴滑台机构上，以实现影像采集装置、激光测距装置、探针测量装置相对于工件的三维测量。具体地，三轴滑台机构包括X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台，视觉影像测量装置、激光测距装置、探针测量装置均安装在Z轴滑台之上。三轴滑台机构的具体结构可以参考现有技术中关于三轴滑台的结构，例如福誉科技的型号为FLS40XYZ-T的T型三轴滑台。另外，X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台均安装有外部编码器，以消除机构间隙，提高检测的精度。

视觉影像装置包括工业相机、镜头和光源，工业相机与镜头相配以获取工件影像，光源用于补光；工业相机固定在Z轴滑台之上。具体地，目前市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器，它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。目前，CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。镜头的基本功能就是实现光束变换(调制)，在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。视觉图像系统中最关键的一个方面就是选择正确的照明，视觉光源直接影响到图像的质量，故而光源起到的作用：就是获得对比鲜明的图像。

优选地，工业相机为500万像素工业黑白相机。视觉影像装置主要实现与测量用户的界面交互和视觉测量的功能，用图形化的方式简化具体的测量过程。视觉影像测量主要包括图像的采集和处理，图像的采集通过工业相机厂家提供的SDK函数库实现，图像的处理通过工业计算机上开发的软件实现。工业计算机的触控显示屏还提供了与用户的交互界面，具体地，工业计算机的触控显示屏以图形化的方式显示视觉影像界面、激光测距界面和探针测量界面，用户可以通过鼠标点击的方式实现工件具体位置的测量应用。视觉影像装置的输出数据可以对激光测量和探针测量作辅助定位参考。

激光测距装置用于获取工件的位置信息，还用于将工件的位置信息发送至工业计算机，工业计算机用于根据工件的位置信息实现视觉测量平面的自动定位，以达到正确测量尺寸的基本要求，激光测距装置还可以实现对工件的高度尺寸进行测量。具体地，工业计算机控制三轴滑台机构驱动视觉影像装置和探针测量装置移动至目标位置，从而实现视觉测量平面的自动定位。探针测量装置对工件的测量位置通过视觉影像装置获取的工件影像进行辅助定位，定位后即可对工件进行测量操作。优选地，激光测距装置为单点式激光测距传感器，单点式激光测距传感器固定于Z轴滑台之上，测量范围在120mm～240mm，重复定位精度可以达到10微米，激光测距装置实现工件的线性尺寸测量功能。

探针测量装置包括测座和安装于测座之上的探针，探针即测头，测座固定在Z轴滑台之上，可以实现多个角度的探针测量。其中，测座为接触式测座。不同类型的探针可以实现工件不同方向的位置尺寸测量，探针测量位置通过视觉辅助定位获取，用户只需要在界面上点击测量位置，然后设定测量数据后，就可以实现工件指定位置的尺寸测量。优选地，探针可更换地安装在测座之上，以便对测座上的探针进行更换，具体的探针的类型可以根据实际需求进行配置。

本实用新型的工件的在线影像测量系统，采用激光辅助工件的位置定位，视觉图像辅助探针测量定位，实现工件的测量，提高了工件的测量精度；通过主机控制工件的测量过程，简单易用，降低了对操作人员的专业技术水平的要求，能够客观的实现工件的尺寸测量。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。