多目视觉检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及机器视觉技术领域，尤其是涉及一种多目视觉检测系统。


背景技术：

2.在工业发展的四个阶段中，我们当前正处于工业3.0信息化时代。2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。随着工业和社会需求的发展，工业制造生产对精度的要求越来越高，工业制造除了完成快速高效的生产外，同时要保证生产工件的精度，为满足这一要求不仅需要提高加工工艺，还需要精准的测量工具来评判加工工艺的合格性以及定位加工中存在的问题，进而实现制造工艺的优化提升。其中大尺寸工件的高精度测量一直是航天、汽车、船舶等工业制造领域的难点问题，实现对大工件高精度的快速测量有利于推动工业制造的发展，充分保证生产制造的精度和工件应用的安全性。
3.目前工业高精度检测的方式根据方法可以分为两大类：接触式和非接触式。接触式的为三坐标测量机，非接触式为扫描和视觉方法检测。三坐标检测设备的测量简单、精确、可靠、柔性都比较好，但都价格昂贵，且检测一个工件需要数小时，不适用于在线检测，只能用来抽检，能以对所有出货件的尺寸生产质量进行全方位的把控。
4.相关技术中，有些测量系统具有非接触测量、三维测量精度高、自动化程度高、鲁棒性强、对环境要求低等优点。但由于检测时间长，且价格昂贵，限制了其在航空制造、交通运输、重大产品生产等方面的应用。


技术实现要素：

5.研发了国际领先、国内唯一的自主知识产权多目视觉高精度测量技术。采用先进的多目3d视觉技术，由多台相机对待测工件进行一次拍照、联合测算，精度高、速度快、覆盖面大。该技术解决了现有激光3d扫描、结构光3d成像等测量技术覆盖面小、拼接精度受限等问题，非常适合大尺寸工件的精准、高效测量。
6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种多目视觉检测系统，可以实现对待检测工件的各个角度的测量。
7.根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统，包括：暗室；多个相机，多个所述相机包括多个第一相机、多个第二相机和多个第三相机，多个所述第一相机彼此间隔开地设在所述暗室内的顶部，多个所述第二相机彼此间隔开地设在所述暗室内的底部，多个所述第三相机沿所述暗室的周向彼此间隔开地设在所述暗室内的侧壁上。
8.根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统，通过采用上述的多个相机，可以实现对待检测工件的各个角度的测量。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述暗室内设有内框架，多个所述第一相机、多个所述第二相机和多个所述第三相机均设在所述内框架上；所述多目视觉检测系统进一步包括：传送机构，所述传送机构的一端位于所述暗室外，所述传送机构的另一端伸入所述暗室
内，所述传送机构与所述内框架彼此间隔开。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述内框架为采用方钢制成的框架式结构，多个所述第一相机、多个所述第二相机和多个所述第三相机分别可转动地设在所述内框架上。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述多目视觉检测系统进一步包括：投影射灯，所述投影射灯设在所述内框架上。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述内框架为框架结构，所述内框架的底部设有多个防震脚杯，所述内框架与所述暗室不相连。
13.根据本实用新型的一些实施例，每个所述第一相机、每个所述第二相机和每个所述第三相机分别为2d相机。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述暗室的顶壁和底壁均为漫反射表面；所述暗室内设有多个光源，多个所述光源包括多个第一光源和多个第二光源，多个所述第一光源均设在所述暗室内的上部且朝向所述暗室的顶壁，多个所述第一光源沿所述暗室的周向间隔设置，多个所述第二光源均设在所述暗室内的下部且朝向所述暗室的底壁，多个所述第二光源沿所述暗室的周向间隔设置。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述暗室的顶壁和底壁分别贴附有磨砂贴纸。
16.根据本实用新型的一些实施例，多个所述光源分别独立控制。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述暗室包括：外框架，所述外框架包括铝型材；多个平板，多个所述平板可拆卸地设在所述外框架上，多个所述平板包括铝塑板。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统的立体图；
21.图2是图1中所示的多目视觉检测系统的主视图；
22.图3是图1中所示的多目视觉检测系统的俯视图；
23.图4是图1中所示的多目视觉检测系统的侧视图；
24.图5是图1中所示的暗室的内部结构示意图，其中未示出暗室；
25.图6是图5中所示的暗室的内部结构的主视图；
26.图7是图5中所示的暗室的内部结构的侧视图；
27.图8是图5中所示的暗室的内部结构的俯视图。
28.附图标记：
29.多目视觉检测系统100；
30.暗室1；外框架11；平板12；
31.内框架2；防震脚杯21；
32.第一光源31；第二光源32；
33.安装支架4；传送机构5。
具体实施方式
34.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
35.下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统100。
36.如图1-图8所示，根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统100，包括暗室1和多个相机。
37.具体而言，暗室1的设置可以有效解决外部环境光对待检测工件视觉成像的干扰。多个相机包括多个第一相机、多个第二相机和多个第三相机，多个第一相机彼此间隔开地设在暗室内的顶部，多个第二相机彼此间隔开地设在暗室内的底部，多个第三相机沿暗室的周向彼此间隔开地设在暗室内的侧壁上。多个相机可以进行联合标定测量，且多个相机进行360度环绕布局，可同时实现对待检测工件的各个角度的测量。
38.由此，采用多相机联合标定技术，多角度全覆盖拍摄、一次拍照、联合测算、精度高、速度快、覆盖面大，解决了激光3d扫描、结构光3d成像等测量技术覆盖面小、拼接精度受限、节拍慢等问题，可实现对所有工件所有尺寸(位置度、平面度、轮廓度、线性尺寸等)的在线测量。
39.可选地，每个第一相机、每个第二相机和每个第三相机分别为2d相机。但不限于此。
40.根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统100，通过采用上述的多个相机，可以实现对待检测工件的各个角度的测量。
41.根据本实用新型的一些实施例，暗室1内设有内框架2，多个第一相机、多个第二相机和多个第三相机均设在内框架2上。参照图1，多目视觉检测系统100进一步包括：传送机构5，传送机构5的一端位于暗室1外，传送机构5的另一端伸入暗室1内，传送机构5用于将待检测工件传送至暗室1内，传送机构5与内框架3彼此间隔开。由此，通过将多个相机与传送机构5隔离，可以保证检测精度。
42.可选地，内框架2为采用方钢制成的框架式结构，多个第一相机、多个第二相机和多个第三相机分别可转动地设在内框架2上。例如，多个相机可以安装在内框架2上，便于相机灵活调节安装位置，及减轻整个多目视觉检测系统100的重量。
43.根据本实用新型的进一步实施例，多目视觉检测系统进一步包括：投影射灯，投影射灯设在内框架2上。当然，内框架2上还可以设置激光器。
44.根据本实用新型的一些实施例，内框架2为框架结构，内框架2的底部设有多个防震脚杯21，内框架2与暗室1不相连。例如，内框架2可以为四面开腰型孔的方钢搭建而成的框架结构，内框架2的主体焊接为一体，中间可以有方便光源等安装的横梁，四周可以有用于提高内框架2刚性的斜撑，底部有防震脚杯21。由于内框架2与暗室1互不相连，能够有效隔离暗室1对内部结构的干扰，同时方便光源等的灵活安装。
45.根据本实用新型的一些实施例，暗室的顶壁和底壁均为漫反射表面。暗室内设有多个光源，多个光源包括多个第一光源31和多个第二光源32，多个第一光源31均设在暗室1内的上部且朝向暗室1的顶壁，多个第一光源31沿暗室1的周向间隔设置，多个第二光源32均设在暗室1内的下部且朝向暗室1的底壁，多个第二光源32沿暗室1的周向间隔设置。例如，可以在暗室1内的四周布置六个第一光源31和六个第二光源32，六个第一光源31在暗室
1内的上部，六个第二光源32位于暗室1内的下部，以对待检测工件放置区域打光。
46.使上部的第一光源31均斜向暗室1的顶壁照射，下部的第二光源32斜向暗室1的底壁照射，由于暗室1的顶壁和底壁均为漫反射表面，从而可以将第一光源31和第二光源32的指向性强的入射光线变为指向四周的均匀柔和的反射光线，这样待检测工件就得到了均匀光照，通过此种方式，能够有效解决待检测工件绝大部分位置成像。由此，可以有效避免待检测工件反光和光照不均匀的情况，提升了待检测工件的视觉成像质量，尤其适用于大尺寸工件。
47.可选地，暗室1的顶壁和底壁分别贴附有磨砂贴纸。例如，暗室1的顶壁和底壁可以分别贴上浅色例如浅灰色漫反射贴纸，这种贴纸表面可以为磨砂状，当第一光源31和第二光源32照射到磨砂贴纸上时，直射光线经过磨砂贴纸的粗糙表面反射，形成漫反射，从而可以很好地将指向性强的入射光线变为指向四周的反射光线，这样待检测工件例如金属工件就得到了均匀光照。
48.通过上述磨砂贴纸的漫反射照射，可以解决待检测工件绝大部分区域均匀光照的需求，而对于待检测工件底部结构复杂的深色铸件区域来说，仅采用漫反射方式，可能无法很好地解决这些区域的均匀光照问题，从而可能无法突出小孔的边缘特征。这时，需要依据深色铸件区域表面的结构特征来针对性打光，深色铸件区域表面粗糙、颜色较深，且材质与该工件的其它部分有所不同，另外，由于采用铸造工艺，这种表面的一致性较差，且待检测的小孔位置分散，通常位于铸件面的铣切面上。
49.根据本实用新型的进一步实施例，多个光源还包括：多个辅助光源，多个辅助光源可运动地设在内框架2上。例如，可以分别在待检测工件的铸件面两侧布置了两个辅助光源进行大角度直射。例如，多个辅助光源可以通过安装支架4可转动地安装在内框架2上，以调节辅助光源的照射角度。可以理解的是，可以根据不同光源的外形，定制了不同类型的安装支架4，这些安装支架4可以均具有180度的角度调节范围，且可以灵活地安装在内框架2上，以满足光源在不同位置的布局。
50.可选地，多个辅助光源为条形光源。
51.待检测工件表面除了普通小孔外，还可能存在多个螺纹孔，这些螺纹孔大小不一，由于小孔内存在多个螺牙面，这些面成一定角度从上往下延伸，这会造成严重反光。对此，可以对待检测工件表面进行分时拍摄，提升螺纹孔边缘的对比度。此时多个光源分别独立控制。
52.可选地，多个第一光源31和多个第二光源32均为平板光源。但不限于此。
53.根据本实用新型的一些具体实施例，参照图1并结合图2-图4，暗室1包括外框架11和多个平板12，多个平板12可拆卸地设在外框架11上，外框架11包括铝型材，多个平板12包括铝塑板。暗室1可以主要由铝型材与铝塑板搭建而成，灵活拆装。
54.根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统100的具体操作过程如下：
55.通过助力臂(图未示出)人工上料，操作人员可以将待检测工件吊装到治具(图未示出)上，启动检测按钮，然后待检测工件可以由传送机构5的伺服电机带动并传输到暗室1中。到达终点后，开始拍照、采集数据。拍照完成后，待检测工件再由伺服电机带动退回起点，接着，待检测工件由原工装移走，与此同时，工控机同步开始图像处理和尺寸计算，计算完成后，自动生成待检测工件的测量报告。
56.根据本实用新型实施例的多目视觉检测系统100具有如下的优点：
57.1、成本低，是激光雷达等设备的一半；
58.2、精度高，是激光雷达等设备的一倍；
59.3、速度快，是三坐标及激光雷达等设备的数十倍；
60.4、覆盖面大，可根据用户需求进行场景化定制。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
63.在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
64.在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
66.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。