一种计算机视觉测量系统的制作方法

本发明涉及计算机测量技术领域，具体为一种计算机视觉测量系统。

背景技术：

人类正在进入信息时代，计算机将越来越广泛地进入几乎所有领域。一方面是更多未经计算机专业训练的人也需要应用计算机，而另一方面是计算机的功能越来越强，使用方法越来越复杂。这就使人在进行交谈和通讯时的灵活性与在使用计算机时所要求的严格和死板之间产生了尖锐的矛盾。人可通过视觉和听觉，语言与外界交换信息，并且可用不同的方式表示相同的含义，而计算机却要求严格按照各种程序语言来编写程序，只有这样计算机才能运行。为使更多的人能使用复杂的计算机，必须改变过去的那种让人来适应计算机，来死记硬背计算机的使用规则的情况，让计算机来适应人的习惯和要求，以人所习惯的方式与人进行信息交换，也就是让计算机具有视觉、听觉和说话等能力，随着社会的发展，让计算机对于小空间内物体进行测量，摆脱手工测量的模式。

随着生产的发展，测量技术作为生产质量和效率的保证手段，越来越显示其重要性对于工件机械加工零件尺寸的测量，传统的人工测量方法已经不适应自动化发展需求，因此需要一种计算机视觉测量系统对上述问题做出改善。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种计算机视觉测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种计算机视觉测量系统，包括硬件系统部分和软件系统部分，所述硬件系统部分包含有工作平台，所述工作平台远离地面的一端螺钉连接有安装支架，所述安装支架远离工作平台的一端焊接有丝杆模组安装板，所述丝杆模组安装板远离安装支架的一端螺钉连接有x向丝杆模组，所述x向丝杆模组远离丝杆模组安装板的一端螺钉连接有y向丝杆模组安装板，所述y向丝杆模组安装板的外壁上螺钉连接有y向丝杆模组，所述y向丝杆模组远离y向丝杆模组安装板的一端螺钉连接有z向丝杆模组，所述z向丝杆模组远离y向丝杆模组的一端螺钉连接有扫描控制部分安装板，所述扫描控制部分安装板远离z向丝杆模组的一端螺钉连接有工业ccd相机和半导体激光器，所述工作平台靠近半导体激光器的一端挡接有被检测工件，所述工作平台的一边的地面上设有控制柜，所述控制柜远离地面的一端挡接并且电性连接有工业计算机，所述工业计算机电性连接有图像采集卡，所述工业计算机内设有扫描控制软件、图像采集软件、图像处理软件、点云生成软件。

优选的，包括以下步骤：

s1，通过扫描控制软件对工业ccd相机进行标定，标定块上的圆孔的中心坐标已预先精确测出，标定时，在景深范围内，将标定块置于两工业ccd相机的公共视场中，摄取左右各一幅标定块图像，然后将工业ccd相机和半导体激光器通过z向丝杆模组垂直移动某一距离，再左右各摄取一幅标定块图像，分别对不同高度的两幅图像进行边缘检测，确定图像上各圆孔的计算机帧存坐标，由这60个特征点建立方程组，用最小二乘法求解得到需要的内外参数，这样就分别完成了左右两个工业ccd相机的标定工作；

s2，图像的采集，扫描轮廓确定后，工业ccd相机和半导体激光器将按照设定的扫描速度沿某一方向扫描，扫描过程中两个图像采集卡将同步采集扫描图像，左右采集速率均为25帧/s，这些图像保存在计算机内存中，并对采集的图像进行实时处理；

s3，特征的提取，对激光光条图像做中心线搜寻处理和细化处理；

s4，立体匹配，通过图像处理软件对根据对提取的特征进行计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间物理点在左右两幅图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像，采用极线约束条件，搜索左图像中激光光条上某一点在右图像激光光条中的对应点；

s5，对三维信息进行恢复，通过立体匹配得到激光光条上所有点的视差图像后，经过工业计算机的计算可以确定光条上所有点的深度信息，从而恢复工件三维信息，确定扫描范围后，通过扫描控制软件、图像采集软件、图像处理软件和点云生成软件将以上各步骤组合在一起，自动完成图像的采集与处理，直接得到扫描的三维点云，并保存在数据文件中。

优选的，所述x向丝杆模组设有两组。

优选的，所述x向丝杆模组、y向丝杆模组、z向丝杆模组之间相互垂直。

优选的，所述工业ccd相机设有两组，所述工业ccd相机的型号为sony-xc-75，所述工业ccd相机与半导体激光器之间夹角为30度。

优选的，所述图像采集卡设有两组，所述图像采集卡的型号为ok-m-10m通用性高精度图像采集卡，灰度精度为1/256。

优选的，所述半导体激光器的激光波长为650nm，功率为10mw且可调，其扫描激光线宽为1mm。

优选的，所述x向丝杆模组的型号为nss-175-bc-1200，所述y向丝杆模组的型号为rs206b-r-c1-n-1-450，所述z向丝杆模组的型号为rs206b-r-c1-n-1-250。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中可以通过工业ccd相机和半导体激光器来扫描得到被扫描的工件的三维轮廓信息，具有抗干扰能力强、效率高、精度合适等优点，非常适合现代制造业生产现场的在线、非接触产品检测和生产监控，实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化。

2、本发明中的测量系统对于观测者和被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系统的可靠性。

3、本发明中系统能长时间稳定的进行测量、分析和识别。

附图说明

图1为本发明硬件部分三维示意图；

图2为本发明系统图；

图3为本发明标定块示意图。

图中：1-硬件系统部分、2-软件系统部分、3-工作平台、4-丝杆模组安装板、5-x向丝杆模组、6-y向丝杆模组安装板、7-y向丝杆模组、8-z向丝杆模组、9-扫描控制部分安装板、10-工业ccd相机、11-半导体激光器、12-被检测工件、13-控制柜、14-工业计算机、15-安装支架、16-图像采集卡、17-扫描控制软件、18-图像采集软件、19-图像处理软件、20-点云生成软件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种计算机视觉测量系统，包括硬件系统部分1和软件系统部分2，硬件系统部分1包含有工作平台3，工作平台3远离地面的一端螺钉连接有安装支架15，安装支架15远离工作平台3的一端焊接有丝杆模组安装板4，丝杆模组安装板4远离安装支架15的一端螺钉连接有x向丝杆模组5，x向丝杆模组5远离丝杆模组安装板4的一端螺钉连接有y向丝杆模组安装板6，y向丝杆模组安装板6的外壁上螺钉连接有y向丝杆模组7，y向丝杆模组7远离y向丝杆模组安装板6的一端螺钉连接有z向丝杆模组8，z向丝杆模组8远离y向丝杆模组7的一端螺钉连接有扫描控制部分安装板9，扫描控制部分安装板9远离z向丝杆模组8的一端螺钉连接有工业ccd相机10和半导体激光器11，工作平台3靠近半导体激光器11的一端挡接有被检测工件12，工作平台3的一边的地面上设有控制柜13，控制柜13远离地面的一端挡接并且电性连接有工业计算机14，工业计算机14电性连接有图像采集卡16，工业计算机14内设有扫描控制软件17、图像采集软件18、图像处理软件19、点云生成软件20。

包括以下步骤：

s1，通过扫描控制软件17对工业ccd相机10进行标定，标定块上的圆孔的中心坐标已预先精确测出，标定时，在景深范围内，将标定块置于两工业ccd相机10的公共视场中，摄取左右各一幅标定块图像，然后将工业ccd相机10和半导体激光器11通过z向丝杆模组8垂直移动某一距离，再左右各摄取一幅标定块图像，分别对不同高度的两幅图像进行边缘检测，确定图像上各圆孔的计算机帧存坐标，由这60个特征点建立方程组，用最小二乘法求解得到需要的内外参数，这样就分别完成了左右两个工业ccd相机10的标定工作；

s2，图像的采集，扫描轮廓确定后，工业ccd相机10和半导体激光器11将按照设定的扫描速度沿某一方向扫描，扫描过程中两个图像采集卡16将同步采集扫描图像，左右采集速率均为25帧/s，这些图像保存在计算机内存中，并对采集的图像进行实时处理；

s3，特征的提取，对激光光条图像做中心线搜寻处理和细化处理；

s4，立体匹配，通过图像处理软件19对根据对提取的特征进行计算，建立特征间的对应关系，将同一个空间物理点在左右两幅图像中的映像点对应起来，并由此得到相应的视差图像，采用极线约束条件，搜索左图像中激光光条上某一点在右图像激光光条中的对应点；

s5，对三维信息进行恢复，通过立体匹配得到激光光条上所有点的视差图像后，经过工业计算机14的计算可以确定光条上所有点的深度信息，从而恢复工件三维信息，确定扫描范围后，通过扫描控制软件17、图像采集软件18、图像处理软件19和点云生成软件20将以上各步骤组合在一起，自动完成图像的采集与处理，直接得到扫描的三维点云，并保存在数据文件中。

x向丝杆模组5设有两组。

x向丝杆模组5、y向丝杆模组7、z向丝杆模组8之间相互垂直。

工业ccd相机10设有两组，工业ccd相机10的型号为sony-xc-75，工业ccd相机10与半导体激光器11之间夹角为30度。

图像采集卡16设有两组，图像采集卡16的型号为ok-m-10m通用性高精度图像采集卡，灰度精度为1/256。

半导体激光器11的激光波长为650nm，功率为10mw且可调，其扫描激光线宽为1mm。

x向丝杆模组5的型号为nss-175-bc-1200，y向丝杆模组7的型号为rs206b-r-c1-n-1-450，z向丝杆模组8的型号为rs206b-r-c1-n-1-250。

本发明工作流程：使用时，半导体激光器11发出的光线经柱状透镜单方向扩展后变成一光条，投射在被检测工件12的表面，通过两个工业ccd相机10同时摄取一个光条的图像，由于被检测工件12表面曲度或深度的变化，使光条变形，由工业ccd相机10摄取此变形光条的两幅图像，再通过两幅图像的匹配，得到光条上所有像素点分别在两幅图像中的位置，利用视差，即可计算该点的位置以及深度，这样就可以由半导体激光器11发射出的激光束的发射角和激光束在工业ccd相机10的成像位置，通过三角几何关系获得被测点的距离或位置数据。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。