专利名称：视觉辅助定位的非接触式测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测量技术领域的装置及方法，具体是一种视觉辅助定位的非接触式测量装置及方法。
背景技术：
在高质量产品的制造和高效率生产环境中，测量技术起到了很大的作用，其重要性与日俱增。目前，生产现场非常重视提高加工效率和降低生产成本，其中，最重要的便是生产出高质量的产品。为此，必须实行严格的质量管理，只有在保证高质量生产的前提下， 制造业才能生存和发展。随着检测产品类型的多样化发展，具有表面标记不便定位或始末标记不在同一水平面等特征、质软的产品都不便于直接测量，例如车用密封橡胶条等产品的质量检验，所以需要一种具有辅助定位功能的装置进行非接触式测量。经对现有技术的文献检索发现，《国际纺织导报》(2006(7) 50])上发表了题为“激光投影辅助定位仪”的文章，该文指出目前在工业中最常用的非接触式辅助定位测量方法是利用明亮、清晰可见的线性激光为设备操作人员提供精确的参考线。利用这个参考线可保证被加工材料与机器快速准确地对准。另外，同时还有其他形状的激光标记，如十字或圆点。现今，在各个工业部门，如果不想产生误差，常用红色和绿色激光标记辅助定位。在 IMB2006 Z-LASER公司展示了绿色激光线性激光器，绿色激光比红色激光对人眼的可视性更好，在明亮的背景条件下激光线也可以清晰地观察到。该定位仪即使是在恶劣电流条件下，例如大型车间中由于其优异的抗干扰性，保证了安全和稳定的使用。该装置简化了操作工艺，无需改变设备，无需对操作人员进行培训，加速整个制造过程，提供生产质量。但是该技术存在以下不足[1]激光由于射线宽度因素，对标记定位的判断存在较大误差；[2]激光光束不便于定位。经检索又发现，中国专利申请号为200620120809. 9，名称为改进的辅助测量装置，该装置将超声波发射元件和接收件置于壳体内，反射板与壳体之间连接有连接杆，超声波发射元件和发射元件分别同计算机连接，使测量监督精度更高，且适用各种测量环境，保证精度。但是该技术存在以下缺点[1]测量范围小，限制在50cm到IOOcm ； [2]对被测元件的结构要求较为简单。经检索还发现，中国专利申请号200520005077. 4，名称为机床的长度辅助测量装置，该技术涉及一种可拆卸的固定于切削材料上，用以辅助机床测量切削材料的裁定长度，该长度测量单元为一种超音波、激光或红外线等形式的非接触式测量装置，该装置能组成用以辅助机床测量切屑材料的裁切长度，适用性较佳，且便于各种不同习惯使用者操作。 但是该技术有以下不足[1]不能保证发射端与被测体起始端重合，并且不便于定位；[2] 对反射面的平面度有较高要求；[3]该发明不适用质软产品的测量。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种视觉辅助定位的非接触式测量装置及方法。本发明采用位移传感器测量，结合位移传感器扫描头带动图像传感器沿长度方向运动，以图像传感器为视觉辅助工具，实现位移传感器扫描头精确定位和测量，并通过对测量数据的处理，检验产品质量，从而实现视觉辅助定位的非接触测量。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及的视觉辅助定位的非接触式测量装置，包括位移传感器、图像传感器、图像显示模块、数据采集模块、数据处理模块和固定装置，其中位移传感器与数据采集模块相连传输位移传感器距离点列数据，数据采集模块与数据处理模块相连传输测量产品的尺寸数据，图像显示模块与图像传感器相连传输位移传感器扫描头所对产品表面图像， 位移传感器的扫描头和图像传感器分别固定在固定装置上且图像传感器的安装方向与位移传感器扫描头的移动方向相互垂直。所述的图像采集模块包括图像采集卡和显示器，其中图像采集卡与图像传感器相连传输位移传感器扫描头所对产品的表面图像，图像采集卡和显示器相连传输图像信肩、ο所述的数据处理模块包括质量检验子模块和数据库子模块，其中质量检验子模块与数据采集模块相连传输测量产品的尺寸数据，质量检验子模块和数据库子模块相连传输历史测量数据以实现历史数据查询和保存。本发明涉及的上述视觉辅助定位的非接触式测量装置的测量方法，包括以下步骤第一步，在数据处理模块的数据库子模块创建被测产品信息的数据库文件，输入被测参数的标准尺寸并保存。第二步，调整产品的待测方向与位移传感器扫描头移动方向一致，且图像传感器位于产品正上方。第三步，控制位移传感器扫描头沿产品的待测方向移动，通过观察图像显示模块获取的图像来辅助位移传感器的扫描头依次对准产品的待测表面的若干位置点，记录若干个位置数据后，通过数据采集模块得到产品扫描位置的测量数据。所述的图像显示模块获取的图像中央设有红色“十”字基准线。第四步，依次重复第二步和第三步，完成对待测产品的若干次测量，并将得到的测量数据通过数据采集模块传输到数据处理模块，数据处理模块结合已保存的产品标准尺寸，得到产品生产质量参数。所述的产品生产质量参数包括待测尺寸的误差，同类型产品该测量尺寸的平均值、标准差和工序能力指数。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过图像传感器获取清晰的产品表面测量信息，实现具有视觉辅助定位功能的连续非接触式测量装置，定位快速、准确，定位精度和测量精度高，可在产品材质柔软或测量标记水平高度不同或测量工具不易达到的情况下使用，提高了产品质量检验效率，扩大了测量应用范围。


图1为本发明的装置示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例本实例中被测产品为“V212”型车用密封橡胶条，需测量三段长度，分别是 “212A”段，其标准长度为1500毫米；“212B”段，其标准长度为489. 25毫米；“212C”段，其标准长度为50毫米。如图1所示，本实施例涉及的视觉辅助定位的非接触式测量装置，包括位移传感器1、图像传感器2、图像显示模块3、数据采集模块4、数据处理模块5、和固定板6，其中位移传感器1与数据采集模块4相连传输位移传感器距离点列数据，数据采集模块4与数据处理模块5相连传输产品7的尺寸数据，图像显示模块3与图像传感器2相连传输位移传感器扫描头所对产品表面图像，位移传感器1的扫描头和图像传感器2分别固定在固定板6 上且图像传感器2的安装方向与位移传感器1扫描头的移动方向相互垂直，产品7放置在工作台8上。所述的位移传感器1是HEIDENHAIN公司生产的VMlOl光栅尺。所述的图像传感器2是SANYO公司生产的VCC ZM600 CXD摄像头。所述的图像显示模块3包括图像采集卡和外部显示器，其中图像采集卡与图像传感器2相连传输位移传感器1扫描头所对产品7的表面图像，图像采集卡和外部显示器相连传输图像信息。所述的图像采集卡是大恒公司生产的CG3**图像采集卡。所述的数据采集模块4是Quadra-CheklOO数显表。所述的数据处理模块5包括质量检验子模块和数据库子模块，其中质量检验子模块与数据采集模块4相连传输测量产品7的尺寸数据，质量检验子模块和数据库子模块相连传输历史测量数据以实现历史数据查询和保存。本实施例涉及的上述视觉辅助定位的非接触式测量装置的测量方法，包括以下步骤第一步，在数据处理模块5的数据库子模块中创建并保存“V212”产品信息的数据库文件，该文件包括三个待测参数“212A”、“212B”和“212C”，并分别输入三个待测参数的标准尺寸，即:1500毫米、489. 25毫米和50毫米；第二步，调整产品7的待测方向与位移传感器1扫描头移动方向一致，且图像传感器2正对产品7的被测表面，设置图像传感器2参数令外部显示器显示清晰图像；第三步，控制位移传感器1扫描头沿产品7的“212A”方向移动，通过观察图像显示模块3获取的图像来辅助位移传感器1的扫描头依次对准产品7的待测表面预先标记的若干位置，记录若干个标记位置后，通过数据采集模块4得到产品“212A”方向标记位置的测量数据；所述的图像显示模块3获取的图像中央设有红色“十”字基准线；第四步，按照第三步方法分别对“212B”和“212C”方向进行扫描测量，得到“212B” 和“212C”方向标记位置的测量数据；
第五步，依次重复第二步、第三步和第四步，对若干个“V212”型车用密封橡胶条产品进行测量；第六步，将测量数据通过数据采集模块4传输到数据处理模块5，数据处理模块5 结合已保存的产品7的标准尺寸，得到产品生产质量参数，该参数包括上/下限容差、最大值、最小值、平均值、标准差和工序能力指数(CP和CPK)。本实施例测量的有效长度范围为0mm-2000mm，测量最高精度为0. Olmm,以图像传感器2为视觉辅助工具，通过位移传感器1非接触测量柔软的车用密封条，实现了视觉辅助定位的快速非接触式测量，同时测量精度、可靠性得到了提高，并且扩大了测量应用范围。
权利要求
1.一种视觉辅助定位的非接触式测量装置，其特征在于，包括位移传感器、图像传感器、图像显示模块、数据采集模块、数据处理模块和固定装置，其中位移传感器与数据采集模块相连传输位移传感器距离点列数据，数据采集模块与数据处理模块相连传输测量产品的尺寸数据，图像显示模块与图像传感器相连传输位移传感器扫描头所对产品表面图像， 位移传感器的扫描头和图像传感器分别固定在固定装置上且图像传感器的安装方向与位移传感器扫描头的移动方向相互垂直。
2.根据权利要求1所述的视觉辅助定位的非接触式测量装置，其特征是，所述的图像采集模块包括图像采集卡和显示器，其中图像采集卡与图像传感器相连传输位移传感器扫描头所对产品的表面图像，图像采集卡和显示器相连传输图像信息。
3.根据权利要求1所述的视觉辅助定位的非接触式测量装置，其特征是，所述的数据处理模块包括质量检验子模块和数据库子模块，其中质量检验子模块与数据采集模块相连传输测量产品的尺寸数据，质量检验子模块和数据库子模块相连传输历史测量数据以实现历史数据查询和保存。
4.一种根据权利要求1所述的视觉辅助定位的非接触式测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，在数据处理模块的数据库子模块创建被测产品信息的数据库文件，输入被测参数的标准尺寸并保存；第二步，调整产品的待测方向与位移传感器扫描头移动方向一致，且图像传感器位于产品正上方；第三步，控制位移传感器扫描头沿产品的待测方向移动，通过观察图像显示模块获取的图像来辅助位移传感器的扫描头依次对准产品的待测表面的若干位置点，记录若干个位置数据后，通过数据采集模块得到产品扫描位置的测量数据；第四步，依次重复第二步和第三步，完成对待测产品的若干次测量，并将得到的测量数据通过数据采集模块传输到数据处理模块，数据处理模块结合已保存的产品标准尺寸，得到产品生产质量参数。
5.根据权利要求4所述的视觉辅助定位的非接触式测量方法，其特征是，所述的图像显示模块获取的图像中央设有红色“十”字基准线。
6.根据权利要求4所述的视觉辅助定位的非接触式测量方法，其特征是，所述的产品生产质量参数包括待测尺寸的误差，同类型产品该测量尺寸的平均值、标准差和工序能力指数。
全文摘要
一种测量技术领域的视觉辅助定位的非接触式测量装置及方法，装置包括位移传感器、图像传感器、图像显示模块、数据采集模块、数据处理模块和固定装置，其中位移传感器与数据采集模块相连，数据采集模块与数据处理模块相连，图像显示模块与图像传感器相连，位移传感器的扫描头和图像传感器分别固定在固定装置上且图像传感器的安装方向与位移传感器扫描头的移动方向相互垂直；方法具体为控制位移传感器扫描头沿着产品待测方向移动，通过图像视觉辅助扫描头对准产品的若干位置点，测量若干个位置点相互之间的长度距离后检验产品生产质量。本发明实现非接触测量，扩大了测量应用范围，有效提高定位和测量的精度与效率。
文档编号G01B11/02GK102175154SQ20101030008
公开日2011年9月7日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者朱逸, 杜月阳, 杜正春, 杨帆, 郭扬 申请人:上海交通大学