铝基板24和灯珠25组成，所述灯珠25根据灯槽12的位置焊接在所述散热铝基板24上；所述散热铝基板24上印有用于并联所有灯珠25的电路，并为灯珠25提供散热，以保证灯珠25的使用寿命。
[0034]参见图7，所述测针23由针杆26和测球27两部分组成，所述针杆26和测球27用高强度黏着剂粘连；所述测球27应保证在长期使用过程中不会因为磨损而造成其外形尺寸发生变化，所以选用具有高硬度和高耐磨性的材料制成比如红宝石，所述针杆26应保证测球27与工件表面的接触力为1.25N时，测球27的球心偏离原有中心位置最大距离不超过0.005mm，所以应选用高硬度和高刚度的材料制成比如碳化钨。
[0035]本发明的使用过程和原理如下:
参见图8，所述测棒I的几何光源特征为:T型七点式合作标志点的组合，三点横线，五点纵线，也可以是T型多点式或十字形多点式的组合。每个合作标志点为圆特征，也可为多边形特征或者圆与多边形的组合特征。所述的合作标志点本身为圆特征的主动光源，所用的光源为波段为850nm的红外光，由所述灯珠25提供，也可为其他波段的单色光，并通过在相机29前加装相应波段的带通滤波片来滤除环境光的影响以保证圆特征能在在相机29中呈现纯净的椭圆或者圆图像。
[0036]参见图9，识别测棒合作标志点方法和步骤如下:
(I)测棒上合作标识点的提取。
[0037]相机29对测棒进行图像采集之后，首先对图像进行预处理，其中包括了滤波操作，以去除图像中的离散噪声点并自适应二值化处理；然后进行形态学处理，以得到更为规则的椭圆光斑。其次，利用canny算子对图像进行边缘检测并对提取的边缘点进行椭圆拟合操作，从而能够提取出目标靶点的中心图像坐标。
[0038](2)测棒上长轴和短轴上的合作标识点识别。
[0039]在本发明提出的测棒I上的T形特征上，长轴上的合作标识点数目比短轴上的合作标识点数目更多。因此，根据得到的合作标识点信息，任取两个合作标识点求得一条直线，如果剩余的合作标识点中，到该条直线的距离小于某一阈值的合作标识点数目大于一个定值(该值可以取在长轴上的合作标识点数目和短轴上的合作标识点数目之间)，可认为到该条直线的距离小于某一阈值的合作标识点为长轴上的合作标识点。反之，任取两个合作标识点求得一条直线，如果剩余的合作标识点中，到该条直线的距离小于某一阈值的合作标识点数目小于一个定值(该值可以取在长轴上的合作标识点数目和短轴上的合作标识点数目之间)，可认为到该条直线的距离小于某一阈值的合作标识点为短轴上的合作标识点。
[0040](3)测棒上长轴和短轴上的合作标识点排序。参见图8，假定位于T形特征垂足上的合作标志点a，剩余长轴上的合作标志点，按照和合作标志点a的距离，由小到大，分别定义为合作标志点b、合作标志点C、合作标志点d、合作标志点e。短轴上，合作标志点a左边的合作标志点为合作标志点f，右边则为合作标志点g。
[0041]首先，将长轴上的合作标志点拟合成一条直线，根据短轴上的合作标志点求得T型特征的垂足点(即T型特征的十字交叉点)。其次，根据短轴上的合作标志点和垂足点求得的向量方向，该向量方向与长轴方向叉乘为正为合作标志点f，若叉乘值为负，为合作标志点g。最后分别求得长轴上的特征点到垂足点的距离，由小到大，分别为合作标志点b、合作标志点C、合作标志点d、合作标志点e。
[0042]参见图10是测棒I测量零件长度的使用示意，只要分别将测棒的测球27与零件的两个端面接触，同时按下其上的无线开关按钮18触发相机29拍照，在计算机28中对所获取的图像进行处理分别提取测头中心的位置，继而计算出零件的长度。
[0043]参见图11，为该测棒I在实际使用中的成像效果，在实际使用中的合作标志点的成像效果良好:圆特征准确，并且有效地抑制了现场的背景噪声，很容易就可以进行图片的处理工作，获得测棒I上的合作标志点的点的编号。其中(a)为测棒I在离相机29半米处的正面成像效果，(b)为测棒I相对相机29旋转60°后的成像效果，(c)为测棒I离相机29 2.5m处的成像效果。
[0044]参见图12，该测棒I的合作标志点的圆特征成像细节效果，测棒I在实际使用中合作标志点在相对相机24有较大角度的偏角时仍然可以呈现很准确的椭圆。
【主权项】
1.一种用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:包括无线开关控制盒(2)、测棒主体(3)、修光板(4)、扩散板(5)、测头(6)、盖板(7)、电源开关(8)、亮度调节旋钮(9)、灯珠电路板(10);所述无线开关控制盒(2)安装在测棒主体(3)前部的控制盒槽(13)上，所述测头(6)通过螺纹连接测棒主体(3)的尾部，所述的扩散板(5)安装在测棒主体(3)的扩散板槽(11)内，并由所述修光板(4)盖在其上进行固定，修光板(4)通过螺钉固定在测棒主体(3)上；所述灯珠电路板(10)通过螺钉固定在测棒主体(3)的铝基板槽(14)中；所述电源开关(8)和亮度调节旋钮(9)固定在盖板(7)上；所述盖板(7)用螺钉固定在测棒主体(3)上。
2.根据权利要求1所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述无线开关控制盒(2)由控制盒上盖(17)、无线开关按钮(18)、连拍按钮(19)、无线开关电路板(20)、控制盒下盖(21)组成，所述无线开关按钮(18)、连拍按钮(19)和无线开关电路板(20 )通过间隙配合安装在控制盒上盖(17 )上，并用控制盒下盖(21)固定，控制盒上盖(17)和控制盒下盖(21)用螺钉固定。
3.根据权利要求1所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述测头(6)由测头延长杆(22)和测针(23)两部分组成，所述测针(23)与所述测头延长杆(22)通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述测针(23)由针杆(26)和测球(27)两部分组成，所述针杆(26)和测球(27)用高强度黏着剂粘连；所述测球(27)应保证在长期使用过程中不会因为磨损而造成其外形尺寸发生变化，所以选用具有高硬度和高耐磨性的材料制成，所述针杆(26)应保证测球(27)与工件表面的接触力为1.25N时，测球(27)的球心偏离原有中心位置最大距离不超过0.005mm，所以应选用高硬度和高刚度的材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述灯珠电路板(10)由散热铝基板(24)和灯珠(25)组成，所述灯珠(25)根据灯槽(12)的位置焊接在所述散热铝基板(24)上；所述散热铝基板(24)上印有用于并联所有灯珠(25)的电路，并为灯珠(25)提供散热，以保证灯珠(25)的使用寿命。
6.根据权利要求5所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述的灯珠(25)选用光束扩散角为80° ~135°的灯珠以保证在扩散板(5)上特征点面积范围内打光均勾。
7.根据权利要求1所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述修光板(4)是薄壁结构，厚度不超过0.5mm，修光板(4)上的七个孔是用来保证合作标志点的大小和相互位置，所以孔与孔之间的相对位置误差应保证比测棒测量的精度高，为此采用慢走丝的方式加工这几个孔，同时为了保证合作标志点的可视角度在每个圆孔的外边缘倒60度的倒角，倒角窄边的大小和板厚一致。
8.根据权利要求1所述的用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，其特征在于:所述扩散板(5)选用具有良好的光扩散效果的材料制成，以保证几何光源特征的亮度足够均匀。
【专利摘要】本发明涉及一种用于大型工件尺寸测量的主动光测棒，包括无线开关控制盒、测棒主体、修光板、扩散板、测头、盖板、电源开关、亮度调节旋钮、灯珠电路板；所述无线开关控制盒安装在测棒主体前部的控制盒槽上，所述测头通过螺纹连接测棒主体的尾部，所述的扩散板安装在测棒主体的扩散板槽内，并由所述修光板盖在其上进行固定，修光板通过螺钉固定在测棒主体上；所述灯珠电路板通过螺钉固定在测棒主体的铝基板槽中；所述电源开关和亮度调节旋钮固定在盖板上；所述盖板用螺钉固定在测棒主体上。本发明较关节臂式的三坐标测量机和回光反射式的手持式测头视觉测量系统有测量范围大，抗环境光干扰强，特征点识别方便等优点。
【IPC分类】G01B11-00
【公开号】CN104807403
【申请号】CN201510194668
【发明人】郑泽龙, 程伟, 张旭, 张召瑞
【申请人】上海大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日