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一種分析零件的實(shí)測圖的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種分析零件的實(shí)測圖的方法，包括：獲取包括零件的理論電子圖和實(shí)測圖的對比圖，該對比圖能夠部分顯示或全部顯示于用戶界面，其中，所述理論電子圖的輪廓包括多個理論線條，所述實(shí)測圖的輪廓包括多個實(shí)測線條；獲取所述對比圖的偏差尺寸數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中，通過將零件的實(shí)測圖的輪廓形狀與理論電子圖進(jìn)行對比，并測量例如，直徑，距離，角度，曲率等多種形狀參數(shù)，進(jìn)而在用戶界面中進(jìn)行交互式的數(shù)據(jù)處理以及采用了多種方式進(jìn)行圖形對比，并且將圖形對比中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行圖形化、列表式等方式的顯示，以便精確和清晰地從實(shí)測圖中判斷加工地零件是否滿足要求。
【專利說明】一種分析零件的實(shí)測圖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及零件例如鈑金件的檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種分析零件的實(shí)測圖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈑金是一種針對金屬薄板的綜合加工工藝，其顯著特征是同一零件在各個部位的厚度完全一致。由于鈑金具有重量輕、強(qiáng)度高、成本低、工藝靈活、適于大規(guī)模量產(chǎn)等特點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用，例如通訊、交通、電力、電梯、農(nóng)業(yè)裝備、工程機(jī)械、家用電器等。
[0003]一個典型的鈑金零件包括了下料、折彎、焊接等幾個工序。本發(fā)明中提到的“鈑金零件”特指由金屬薄板坯料進(jìn)行下料之后得到的二維平面零件，這個零件通常需要進(jìn)行折彎、焊接、表面處理等后續(xù)工序才能成為一個完整的零件。目前最常用的下料工藝是數(shù)控下料，也就是根據(jù)零件的二維CAD圖形，通過數(shù)控編程，然后在數(shù)控(轉(zhuǎn)塔)沖床、激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)、水射流或者其它類型的數(shù)控切割機(jī)上進(jìn)行自動加工的一種現(xiàn)代化加工方式。
[0004]由于下料是鈑金的第一個工序，因此需要保證零件的準(zhǔn)確性以避免將錯誤帶到下一個工序甚至成品。傳統(tǒng)的鈑金零件的檢測手段包括游標(biāo)卡尺、卷尺等，但是檢測效率、檢測精度都很低，并且極易發(fā)生漏檢和錯檢的現(xiàn)象，這主要是由鈑金零件的特點(diǎn)決定的。同樣，三坐標(biāo)測量機(jī)等現(xiàn)代化檢測手段也不適于鈑金零件的檢測。對于零件的圖形化、交互式的分析方式有很大的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提供一種分析零件的實(shí)測圖的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法包括:獲取包括所述零件的理論電子圖和所述實(shí)測圖的對比圖，該對比圖能夠部分顯示或全部顯示于用戶界面，其中，所述理論電子圖的輪廓包括多個理論線條，所述實(shí)測圖的輪廓包括多個實(shí)測線條；獲取所述對比圖的偏差尺寸數(shù)據(jù)；根據(jù)所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)來分析所述零件的實(shí)測圖。
[0007]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，獲取所述對比圖之前進(jìn)一步包括:獲取所述理論電子圖和所述實(shí)測圖；配準(zhǔn)所述理論電子圖和所述實(shí)測圖，以便將所述理論電子圖和所述實(shí)測圖的重心重合或基準(zhǔn)點(diǎn)重合。
[0008]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，獲取所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)至少包括下述一種:導(dǎo)入所述理論電子圖，以獲取理論尺寸，該理論尺寸包括多個理論尺寸項(xiàng)，該理論尺寸項(xiàng)為所述理論線條的測量值；測量所述實(shí)測圖，以獲取所述實(shí)際尺寸，該實(shí)際尺寸包括多個實(shí)際尺寸項(xiàng)，該實(shí)際尺寸項(xiàng)為所述實(shí)際線條的測量值；確定所述理論電子圖與所述實(shí)測圖的偏差尺寸，該偏差尺寸包括多個偏差尺寸項(xiàng)，該偏差尺寸項(xiàng)為所述理論線條和對應(yīng)該理論線條的所述實(shí)測線條的偏差值。[0009]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖包括:在所述對比圖中，標(biāo)注并顯示所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)為多個標(biāo)注項(xiàng)以進(jìn)行分析；以及在所述用戶界面中，根據(jù)所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)生成并顯示尺寸列表以進(jìn)行分析其中，所述尺寸列表包括多個列表項(xiàng)，每個所述列表項(xiàng)包括所述理論線條或所述實(shí)測線條的測量標(biāo)注類型、所述理論尺寸項(xiàng)、所述實(shí)測尺寸項(xiàng)。
[0010]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖還包括下述中至少一種:當(dāng)選中所述理論線條或所述實(shí)測線條時(shí)，在用戶界面中彈出信息窗口，所述信息窗口的顯示內(nèi)容包括理論尺寸項(xiàng)、所述實(shí)際尺寸項(xiàng)、所述偏差值、公差標(biāo)準(zhǔn)以及公差；以及當(dāng)選中兩個所述理論線條或兩個所述實(shí)測線條時(shí)，在用戶界面中彈出信息窗口，所述信息窗口顯示內(nèi)容包括兩個所述理論線條的理論相對尺寸、兩個所述實(shí)側(cè)線條的實(shí)際相對尺寸、所述偏差值、公差以及公差標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，所述理論相對尺寸的測量內(nèi)容至少包括下述一種:兩個所述理論線條的連接線段的距離；所述連接線段與用戶界面中的坐標(biāo)軸的夾角；所述連接線段與所述對比圖邊緣輪廓線的夾角；以及所述理論線條到所述對比圖邊緣輪廓線的距離值。
[0012]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，所述實(shí)際相對尺寸的測量內(nèi)容至少包括下述一種:兩個所述實(shí)際線條的連接線段的距離；兩個所述實(shí)際線條的連接線段與用戶界面中的坐標(biāo)軸的夾角；兩個所述實(shí)際線條的連接線段與所述對比圖邊緣輪廓線的夾角；以及所述實(shí)際線條到所述對比圖邊緣輪廓線的距離值。
[0013]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，所述尺寸列表項(xiàng)進(jìn)一步包括所述偏差尺寸項(xiàng)、公差標(biāo)準(zhǔn)、公差以及通過比較所述偏差尺寸項(xiàng)與所述公差而獲取的尺寸狀態(tài)值，其中，所述尺寸狀態(tài)值為合格或不合格。
[0014]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件實(shí)測圖進(jìn)一步包括:根據(jù)所述尺寸列表項(xiàng)的內(nèi)容，進(jìn)行排序；根據(jù)所述尺寸狀態(tài)值，顯示所述零件中的加工合格的線條對應(yīng)的所述尺寸列表項(xiàng)、顯示述零件中的加工不合格的線條對應(yīng)的所述尺寸列表項(xiàng)或者顯示全部尺寸列表項(xiàng)。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，所述尺寸列表項(xiàng)的內(nèi)容能夠在用戶界面中編輯修改。
[0016]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件實(shí)測圖進(jìn)一步包括:將所述標(biāo)注項(xiàng)與所述尺寸列表項(xiàng)數(shù)據(jù)同時(shí)顯示于用戶界面中，其中，當(dāng)在用戶界面中選中所述標(biāo)注項(xiàng)時(shí)，與該標(biāo)注項(xiàng)關(guān)聯(lián)的所述尺寸列表項(xiàng)突出顯示；以及，當(dāng)在用戶界面中選中所述尺寸列表項(xiàng)時(shí)，與該尺寸列表項(xiàng)關(guān)聯(lián)的所述標(biāo)注項(xiàng)突出顯示。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖還包括:將所述偏差值圖形化顯示以對所述零件的實(shí)測圖進(jìn)行分析。
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，將所述偏差值圖形化顯示包括下述中至少一種:將所述偏差值圖形化為比例線段，將該比例線段沿所述偏差值對應(yīng)的所述理論線條或所述實(shí)測線條的邊緣點(diǎn)的法向顯示，以形成沿所述理論線條或所述實(shí)測線條的外形的輻射狀的比例線段序列；根據(jù)所述偏差值的公差對所述偏差值進(jìn)行分類，以對所述比例線段序列進(jìn)行多種顏色的標(biāo)定；以及當(dāng)選中所述比例線段時(shí)，顯示該比例線段代表的所述偏差值。
[0019]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，進(jìn)一步包括將不同顏色進(jìn)行標(biāo)定的所述比例線段序列的數(shù)值范圍顯示于用戶界面，并且顯示位置能夠改變或固定位置顯示，顯示大小能夠設(shè)定為不隨所述用戶界面的縮放而移動。
[0020]綜上，本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法，通過將零件的實(shí)測圖的輪廓形狀與理論電子圖進(jìn)行對比，并測量例如，直徑，距離，角度，曲率等多種形狀參數(shù)，進(jìn)而在用戶界面中進(jìn)行交互式的數(shù)據(jù)處理以及采用了多種方式對理論電子圖與所述實(shí)測圖進(jìn)行圖形對比，并且將圖形對比中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行圖形化、列表式等方式的形象顯示，以便精確和清晰地從實(shí)測圖中判斷加工地零件是否滿足要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1示出了為獲取本發(fā)明零件的對比圖所采用的零件檢測方法的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2示出了檢測系統(tǒng)的一種實(shí)施方式；
[0024]圖3示出了采用遠(yuǎn)心鏡頭進(jìn)行型材截面測量的工作示意圖；
[0025]圖4示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的流程圖；
[0026]圖5示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的確定工作臺的光照模型的方法流程圖；
[0027]圖6示出了獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的確定圖像獲取設(shè)備與工作臺的相對位置關(guān)系的方法流程圖；
[0028]圖7示出了兩個子步驟中建立坐標(biāo)系之間的對應(yīng)關(guān)系的示意圖；
[0029]圖8示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式、根據(jù)所獲取的圖像以及所述形狀模型來確定所述零件的形狀的操作流程圖；
[0030]圖9示出了圖像獲取設(shè)備所看到的坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)之間的差異的示意圖；
[0031]圖10示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的、對所述邊緣點(diǎn)在所述工作臺坐標(biāo)系中的空間位置向量進(jìn)行微調(diào)的示意性流程圖；
[0032]圖11示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的確定每個所述邊緣點(diǎn)邊緣處于所述零件的上邊緣還是下邊緣的示意圖；
[0033]圖12示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的、切口邊緣為短斜線的示意圖；
[0034]圖13示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的、切口邊緣為切口邊緣為長斜線的示意圖；
[0035]圖14示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的、切口邊緣的界面為梯形的示意圖；
[0036]圖15示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的，切口邊緣的界面為梯形的示意圖；
[0037]圖16示出了為獲取本發(fā)明的零件對比圖所采用的零件測量方法的一個實(shí)施方式的將所確定的形狀與預(yù)先存儲的所述零件的電子圖紙進(jìn)行比較的流程圖；
[0038]圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件實(shí)測圖的方法的一個實(shí)施例的用戶界面顯示圖；
[0039]圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件實(shí)測圖的方法的一個實(shí)施例中，對標(biāo)注尺寸進(jìn)行手動添加和隱藏所有尺寸信息的顯示界面；
[0040]圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，列表顯示尺寸數(shù)據(jù)的示意圖；
[0041]圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，彈出窗口顯示選中理論線條的用戶界面圖；
[0042]圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，選中兩個圓形線條的彈出窗口顯示界面圖；
[0043]圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，選中兩個直線線條的彈出窗口顯示界面圖；
[0044]圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，根據(jù)理論尺寸值進(jìn)行排序的界面顯示圖；
[0045]圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，對尺寸列表項(xiàng)進(jìn)行修改的示意圖；
[0046]圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，關(guān)聯(lián)顯示標(biāo)注項(xiàng)和尺寸列表項(xiàng)的示意圖；
[0047]圖26示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，圖形化顯示偏差值的示意圖；
[0048]圖27示出了根據(jù)本發(fā)明的分析零件的實(shí)測圖的方法的實(shí)施例中，不同顏色的誤差比例線段的數(shù)值范圍固定顯示的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0050]圖1示出了為獲取本發(fā)明零件的對比圖所采用的零件檢測方法的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]如圖1所示，該零件檢測系統(tǒng)包括工作臺100，圖像獲取設(shè)備200以及圖像處理裝置300。其中，所述工作臺具有用來承載待測零件500的支承件；所述支承件可以是如圖1和圖2中所示的工作臺頂部的工作臺面110，也可以是如圖3中所示的零件支架700。可以將零件放置在所述工作臺面上110上或零件支架700上，使待檢測部分朝向所述圖像獲取設(shè)備200，由圖像獲取設(shè)備200對該部分進(jìn)行成像；所述圖像處理裝置300與所述圖像獲取設(shè)備200相連，以接收由圖像獲取設(shè)備200傳輸來的圖片。所述圖像處理裝置中配設(shè)有專業(yè)的圖像處理軟件，在其接收到圖像后，通過該專業(yè)圖像處理軟件對圖像進(jìn)行處理，進(jìn)而獲得零件輪廓的完整信息。通過該種測量方式，實(shí)現(xiàn)了零件的快速、精準(zhǔn)測量，避免了人為測量帶來的誤差。其中，所述零件可以為鈑金零件或者型材，還可以是諸如木板、石材、PVC、復(fù)合材料等任何其它不透明的非金屬材料制成的零件。零件可以是平面的，也可以是立體的。
[0052]除了實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的測量，本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)在處理獲得零件輪廓的完整信息后，還可以根據(jù)需要將這些信息與基準(zhǔn)CAD圖形進(jìn)行匹配，得到輪廓的配準(zhǔn)圖，并在配準(zhǔn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種測量和檢測。這些信息也可以直接以高質(zhì)量DXF格式的圖形文件保存并輸出。
[0053]為了保證圖像獲取設(shè)備能夠獲取高質(zhì)量的圖像，本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)還可以配置光源，以用來對零件提供穩(wěn)定的照明，避免因光線問題影響成像質(zhì)量。所述光源400的設(shè)置位置可以有多種，例如可以將其設(shè)置在所述工作臺100的斜上方，如圖1中所示。此時(shí)，所述光源400的具體設(shè)置位置可以根據(jù)成像單元與工作臺的距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直至達(dá)到最佳角度和位置，實(shí)現(xiàn)最佳照明效果。所述光源400還可以設(shè)置在所述工作臺面110的下方。如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)中，所述工作臺由支撐腔體120和工作臺面110組成，可以在位于所述工作臺面110下方的支撐腔體120內(nèi)設(shè)置光源(圖中未示出)。此時(shí)，所述工作臺面110是透明或半透明的，以保證光線能夠從工作臺中透射出來，對零件形成照明效果。將光源設(shè)置在所述工作臺面下方時(shí)，可以在所述支撐腔體的側(cè)壁上設(shè)置散熱孔，將光源在發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，防止工作臺溫度過高。
[0054]本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)中，所述工作臺面110由具有良好的抗沖擊強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性的鋼化玻璃制成。所述光源400為熒光燈或LED燈，當(dāng)然，其他任何能夠?qū)λ隽慵峁┝己谜彰餍Ч墓庠匆策m用于本發(fā)明。
[0055]本發(fā)明中，根據(jù)目標(biāo)零件類型，可以選擇使用不同類型的圖像獲取設(shè)備，包括CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)和光學(xué)掃描儀等。其中，所述光學(xué)掃描儀類似于傳統(tǒng)的辦公室掃描儀，在對目標(biāo)零件截面進(jìn)行成像時(shí)，將零件截面放置在工作臺面上，使用線陣CCD對零件進(jìn)行掃描，所述線陣CCD通過機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動，其與照明裝置集成在一起。通過該掃描方式，可得到目標(biāo)零件的截面圖像。
[0056]當(dāng)使用CCD相機(jī)或CMOS相機(jī)時(shí)，還可以根據(jù)目標(biāo)零件類型和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，使用不同類型的光學(xué)鏡頭。較為常用的鏡頭類型主要為廣角鏡頭和遠(yuǎn)心鏡頭。
[0057]另外，還可以根據(jù)目標(biāo)零件尺寸的不同，選擇所述圖像獲取設(shè)備的數(shù)量。例如，當(dāng)目標(biāo)零件尺寸較小，使用一個圖像獲取設(shè)備即可獲取該零件的輪廓信息；而當(dāng)目標(biāo)零件尺寸較大時(shí)，一個圖像獲取設(shè)備無法獲取完整的圖像，或者獲取的圖像質(zhì)量不高時(shí)，可以選擇使用兩個或兩個以上的圖像獲取設(shè)備分別進(jìn)行成像，之后通過圖像處理軟件對各個圖像獲取設(shè)備獲取的圖像進(jìn)行拼接、組合、處理，最終獲得零件的完整圖像信息。因此，本發(fā)明并不限制圖像獲取設(shè)備200的數(shù)量。
[0058]通常情況下，圖像獲取設(shè)備200與工作臺100的位置相對固定，但是目標(biāo)零件可以根據(jù)需要進(jìn)行移動以便進(jìn)行多次成像。圖2示出了本發(fā)明一種實(shí)施方式的檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述成像單元位于所述工作臺100的上方，兩者通過立柱130實(shí)現(xiàn)連接，在所述立柱的頂端設(shè)置有水平伸出部分140，所述成像單元設(shè)置在所述水平伸出部分140內(nèi)(圖中未示出)。所述立柱130的高度以保證所述工作臺的工作臺面110全部位于所述成像單元200的成像范圍內(nèi)為宜。此時(shí)，將零件置于所述工作臺面110的任何位置上，所述圖像獲取設(shè)備200均能獲取其圖像。根據(jù)目標(biāo)零件的大小不同，所述工作臺面110的尺寸可以從最小的300 X 210mm (A4紙張規(guī)格)到1500 x 4000mm，甚至可以更大。[0059]當(dāng)需要對型材的截面進(jìn)行測量時(shí)，一般使用遠(yuǎn)心鏡頭(Telecentric鏡頭)來進(jìn)行成像。遠(yuǎn)心鏡頭主要是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭視差而設(shè)計(jì)，因?yàn)樵诰芄鈱W(xué)檢測系統(tǒng)中，由于普通光學(xué)鏡頭會存在一定的制約因素，如影像的變形、視角選擇而造成的誤差、不適當(dāng)光源干擾下造成邊界的不確定性等問題，進(jìn)而影響測量的精度。而遠(yuǎn)心鏡頭能有效降低甚至消除上述問題，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會變化。采用遠(yuǎn)心鏡頭對型材表面進(jìn)行成像，能夠保證獲取高品質(zhì)的圖像。
[0060]由于型材一般長度較長，檢測系統(tǒng)不適宜采用圖2中所示的圖像獲取設(shè)備位于工作臺上方的結(jié)構(gòu)，此時(shí)可將所述圖像獲取設(shè)備與工作臺面呈水平設(shè)置，此時(shí)無需對型材進(jìn)行切割即可對其截面進(jìn)行測量。圖3示出了采用遠(yuǎn)心鏡頭進(jìn)行型材截面測量時(shí)的工作示意圖。如圖3所示，型材600水平放置于工作臺(圖中未示出)上，型材的截面610朝向遠(yuǎn)心鏡頭210。型材截面610保持平整，且在周圍環(huán)繞有光源400，以提高成像的品質(zhì)。現(xiàn)有的遠(yuǎn)心鏡頭的最大直徑一般為300mm,所以一次測量的最大型材截面尺寸為240 x 180mm。如果型材截面的尺寸較大，則需要對其不同部位進(jìn)行多次成像。此時(shí)，可以移動所述遠(yuǎn)心鏡頭來獲取不同部位的圖像，也可以如圖3中所示，在工作臺上設(shè)置一個能夠上下運(yùn)動的零件支架700，將所述型材600架設(shè)在所述零件支架700上，通過調(diào)節(jié)零件支架來改變型材截面的高度，從而使得遠(yuǎn)心鏡頭210能夠獲取不同部位的圖像。最終，將獲取的型材截面各部位的圖像進(jìn)行拼接，得到型材截面的整體圖像。
[0061]本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)中，所述圖像處理裝置300包括數(shù)據(jù)處理器310以及人機(jī)交互裝置。所述數(shù)據(jù)處理器310與所述圖像獲取設(shè)備200相連，接收圖像并進(jìn)行處理。所述人機(jī)交互裝置包括顯示器320和操作裝置。其中，所述顯示器320用于顯示所述數(shù)據(jù)處理裝置310對圖像的處理結(jié)果，所述操作裝置對所述數(shù)據(jù)處理裝置310進(jìn)行操作，例如零件二維圖紙的生成、導(dǎo)出和保存等。所述操作裝置可以是鼠標(biāo)與鍵盤或者是操作面板。
[0062]下面結(jié)合圖4來討論根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的，獲取零件圖像以及對零件圖像進(jìn)行處理以確定零件是否符合電子圖紙的要求的方法。
[0063]如圖4所示，本發(fā)明提供的零件檢測方法10包括:在步驟1300，獲取所述零件的圖像；在步驟1400，獲取所述零件的形狀模型；在步驟1500，根據(jù)所獲取的圖像以及所述形狀模型來確定所述零件的形狀；以及，在步驟1600，將所確定的形狀與預(yù)先存儲的所述零件的電子圖紙進(jìn)行比較，以確定所述零件是否與所述電子圖紙匹配。
[0064]如圖1-圖3所示，獲取零件的圖像可以采用一個或多個攝像頭，所采用的攝像頭可以是市場上在售的相機(jī)，例如佳能、索尼、富士等品牌的相機(jī)，或者可以單獨(dú)是這些相機(jī)中所采用的鏡頭以及所需的控制設(shè)備。對于圖3所示的遠(yuǎn)心鏡頭，也可以采用任何市場在售的鏡頭，這里將不再詳細(xì)描述。對圖像進(jìn)行拼接的技術(shù)并不是本發(fā)明所要討論的重點(diǎn)，因此這里將不再詳述。
[0065]攝像頭的數(shù)量取決于鏡頭所能涵蓋的面積以及零件的大小，對于大型零件，則需要多個鏡頭來拍攝該零件的不同部分，并將這些不同部分組合起來以形成完整的零件圖像。
[0066]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的確定工作臺的光照模型的方法流程圖。
[0067]如圖5所示，在獲取所述零件的圖像之前，優(yōu)選地需要對鏡頭以及工作臺的位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，以獲取精確度較高的圖像。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括:在步驟1100，在獲取所述零件的圖像之前，確定所述工作臺的光照模型，包括:在子步驟1110，利用多組光圈和快門的組合獲取所述工作臺的暗圖；在子步驟1120，利用所述多組光圈和快門的組合獲取所述工作臺的亮圖；在子步驟1130，選擇所述暗圖中亮度值穩(wěn)定在第一特定范圍內(nèi)并且所述亮圖中亮度值穩(wěn)定在第二特定范圍內(nèi)所對應(yīng)的光圈和快門組，以得到所述工作臺的光照模型。
[0068]對于子步驟1110中所述的獲取工作臺的暗圖，可以采用如下方式來進(jìn)行。首先，關(guān)閉工作臺上的光源，使得圖像獲取設(shè)備獲取到的光源完全來自于外界的光線；然后，用不同的光圈和快門的組合獲取工作臺圖像，稱之為暗圖。拍攝的時(shí)候要確保工作臺的臺面上沒有任何的物品。
[0069]這里所用到的光圈和快門的組合可以是一些經(jīng)驗(yàn)值，也可以是光圈或快門參數(shù)在一定區(qū)間內(nèi)，一定間隔上的簡單排列組合，從而自動進(jìn)行拍攝。
[0070]對于子步驟1120中所述的獲取工作臺的亮圖，可以采用如下方式來進(jìn)行。打開工作臺光源，使得圖像獲取設(shè)備獲取到的光源來自于外界的光線和工作臺的光源。用子步驟1110中的光圈或快門組合重新拍攝工作臺面，所得的圖像稱之為亮圖。同時(shí)也要確保工作臺的臺面上沒有任何的物品。
[0071 ] 對于子步驟1130，挑選最優(yōu)的光圈和快門組合，相應(yīng)得到的亮圖和暗圖中的亮度值均能穩(wěn)定在某個合理的范圍內(nèi)。
[0072]分析每個光圈或快門組合獲取到的亮圖和暗圖。如果圖像中的所有像素亮度值均穩(wěn)定在一定的區(qū)間內(nèi)，如函數(shù)(I)所述，則這組亮圖和暗圖將成為工作臺的光照模型。
[0073]light_value e [VminlVmaJ (I)
[0074]這里的light_value值圖像中所有像素的亮度值，[Vniin, VmaJ指一個特定的區(qū)間，是個經(jīng)驗(yàn)值，一般情況下light_value的值域?yàn)閇0，255]，亮圖的區(qū)間在[200，250]，暗圖的區(qū)間在[0，50]。即，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一特定范圍Vmin的值域?yàn)閇0，50]，所述第二特定范圍Vmax的值域?yàn)閇200，250]。
[0075]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的確定圖像獲取設(shè)備與工作臺的相對位置關(guān)系的方法流程圖。
[0076]如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，進(jìn)一步包括:在確定所述工作臺的光照模型之后，以及在獲取所述零件的圖像之前，在步驟1200，確定圖像獲取設(shè)備與工作臺的相對位置關(guān)系，包括:在子步驟1210，在所述工作臺上鋪設(shè)均勻的黑白相間的棋盤格；在子步驟1220，調(diào)整所述圖像獲取設(shè)備，以使得所述棋盤格充滿所述圖像獲取設(shè)備的整個視野，并使得所述圖像獲取設(shè)備能夠拍攝所述棋盤格中盡可能大的面積；在子步驟1230，使得工作臺坐標(biāo)系和圖像獲取設(shè)備坐標(biāo)系的三個維度分別對應(yīng)起來；以及，在子步驟1240，通過所述圖像獲取設(shè)備拍攝所述棋盤格來確定所述工作臺上每個點(diǎn)的坐標(biāo)；其中，所述工作臺坐標(biāo)系以充滿所述圖像獲取設(shè)備的整個視野的棋盤格的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，工作臺坐標(biāo)系的X軸和Y軸分別平行于所述工作臺的兩個邊，Z軸垂直于所述工作臺，表示為(XwYwZw);所述圖像獲取設(shè)備坐標(biāo)系以所述圖像獲取設(shè)備的光心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以相機(jī)的光軸為z軸，方向與所述工作臺坐標(biāo)系的Z軸相反，圖像獲取設(shè)備坐標(biāo)系的X軸和Y軸分別平行于工作臺坐標(biāo)系的Y軸和X軸，表示為(XJcZc)。
[0077]對于子步驟1210中所述的黑白相間的棋盤格，其類似于國際象棋樣式的棋盤格。工業(yè)上應(yīng)用的棋盤格可以從市場上得到，而且,在文獻(xiàn)Z.Zhang.A flexible new techniquefor camera calibration.1EEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 22(11):1330-1334，2000 以及 Z.Zhang.Flexible Camera Calibration ByViewing a Plane From Unknown Orientations.1nternational Conference on ComputerVision (ICCV' 99), Corfu, Greece, pages666_673, Septemberl999 中對米用棋盤格進(jìn)行標(biāo)定進(jìn)行了詳細(xì)描述，此處將不再進(jìn)行贅述。
[0078]對于子步驟1220，本發(fā)明的目的在于使得單個圖像設(shè)備獲取盡量大的面積。如上文所述，對于單個設(shè)備無法覆蓋的面積，則可以使用多個圖像獲取設(shè)備來拍攝工作臺/零件的不同部分。
[0079]圖7示出了子步驟1230和子步驟1240中建立坐標(biāo)系以及坐標(biāo)系之間的對應(yīng)關(guān)系的示意圖。
[0080]如圖7所示，工作臺坐標(biāo)系以該相機(jī)所能涵蓋的最大面積的中心為原點(diǎn)，分別建立表不為(XwYwZw)的坐標(biāo)系，相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)為該相機(jī)的光心，光軸為z軸。實(shí)際上,相機(jī)的Z軸與工作臺的Z軸從向量上來看延伸方向相反,但處于同一條直線上。工作臺坐標(biāo)系的X軸和Y軸分別平行于相機(jī)坐標(biāo)系的Y軸和X軸。實(shí)際上，從圖7中可以看出，工作臺坐標(biāo)系與圖像獲 取設(shè)備坐標(biāo)系是呈180度的旋轉(zhuǎn)。
[0081]當(dāng)然，相機(jī)的Z軸與工作臺的Z軸并不必然處于同一直線上，這樣僅僅是為了簡化計(jì)算，實(shí)際上，即使二者不處于同一條直線上，也可以通過簡單平移的方式來進(jìn)行本發(fā)明的各種計(jì)算。自然，X軸和y軸也并不必然平行，而是可以有一定角度，這樣可以通過簡單的角度旋轉(zhuǎn)的方式來進(jìn)行本發(fā)明的各項(xiàng)計(jì)算。
[0082]此外，上面僅僅是示出了本發(fā)明的一些實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施方式，維度對應(yīng)也并不必須是如圖7所示的那種方式，相機(jī)的X、Y和Z軸與工作臺的Χ、Υ和Z軸可以是分別對應(yīng)的，即工作臺坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系僅僅存在平移，而不存在角度的變換。在這種方式下，僅僅通過簡單的坐標(biāo)變換就可以實(shí)現(xiàn)如圖7所示的計(jì)算方式。
[0083]因此本發(fā)明所述的“維度對應(yīng)”可以采用多種方式來進(jìn)行，而不僅僅限于圖7所示的那種實(shí)施方式。
[0084]為了進(jìn)一步提高精度，可以對所獲取的零件的圖像進(jìn)行校正。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案，進(jìn)一步包括:利用所述工作臺的光照模型，以下列方式來校正所獲取的所述零件的圖像:
V X V
_Fero9FJ
rln , (t /

I
[0085]|(r-Od+ v Fe K,K)(2)
jr jrπμλ? 7 I ,
a

Fe[F,255]
255 V‘， 』
[0086]其中，V為零件圖像中的每個像素的亮度值為亮圖中與所述每個像素相對應(yīng)位置的像素亮度值，Vd為暗圖中與所述每個像素相對應(yīng)位置的像素亮度值；Vmin和Vmax分別是預(yù)先設(shè)定的亮度值的最小值和最大值。
[0087]具體而言，當(dāng)將零件放置到工作臺上時(shí)，圖像獲取設(shè)備可以獲取到零件中像素的亮度值V，對應(yīng)于該像素位置處的亮度值，存在有亮圖中的像素亮度值V1和Vd，Vmin和Vmax分別為經(jīng)驗(yàn)值，本發(fā)明優(yōu)選地分別為10和220。在此情況下，當(dāng)V大于等于O且小于Vd時(shí)，則可以將該零件中相應(yīng)像素的亮度值V根據(jù)上述方程組(2)進(jìn)行校正，以此類推。
[0088]校正后的值將有利于提聞圖像獲取的精度。
[0089]在建立好圖像獲取設(shè)備與工作臺的坐標(biāo)系之后，可以確定零件的具體位置，從而確定零件中每個像素所處的位置。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的、根據(jù)所獲取的圖像以及所述形狀模型來確定所述零件的形狀的操作流程圖。
[0090]如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，根據(jù)所獲取的圖像以及所述形狀模型來確定所述零件的形狀包括1500包括:在步驟1510，利用邊緣檢測算子來進(jìn)行邊緣檢測以得到邊緣點(diǎn)；在步驟1520，根據(jù)所述圖像獲取設(shè)備與工作臺的相對位置關(guān)系，獲取所述邊緣點(diǎn)在所述工作臺坐標(biāo)系中的空間位置向量；以及，在步驟1530，根據(jù)所述零件的形狀模型，對所述邊緣點(diǎn)在所述工作臺坐標(biāo)系中的空間位置向量進(jìn)行微調(diào)。
[0091]對于步驟1510，可以利用經(jīng)典的邊緣檢測算子來進(jìn)行零件邊緣點(diǎn)的檢測。這些邊緣檢測可以是sobel算子、prewitt算子、canny算子或者LOG算子。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式采用的是canny算子進(jìn)行邊緣檢測。上述檢測的精度為像素級別。
[0092]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式，為了進(jìn)一步提高檢測的精度，可以在像素級邊緣檢測的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)亞像素邊緣檢測，即利用待檢測目標(biāo)圖像的特性，此特性可以為角點(diǎn)、交點(diǎn)、圓點(diǎn)、直線和曲線，對圖像進(jìn)行分析和理解，找到與實(shí)際目標(biāo)特性最相似的位置，在這個過程中利用浮點(diǎn)運(yùn)算，可使目標(biāo)位置的精度高于整型像素的精度。亞像素邊緣檢測的方法有矩方法(灰度矩、空間矩或zernike矩)插值法(線性插值或曲線插值),擬合法(最小二乘線性回歸、曲線擬合或曲面擬合)，或者以互相關(guān)函數(shù)的相關(guān)特性為基礎(chǔ)的數(shù)字相關(guān)法。以上幾種亞像素邊緣檢測算法，都可以做到亞像素級別的邊緣檢測和對像素級邊緣的細(xì)化，本實(shí)例采用的是空間矩的算法。
[0093]由此可見，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)像素級別和亞像素級別的邊緣檢測，從而能夠滿足不同的精度要求。
[0094]可以理解，當(dāng)確定了圖像獲取設(shè)備以及工作臺的坐標(biāo)系之后，可以通過適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)轉(zhuǎn)換來確定零件在整個坐標(biāo)系中的位置，并由此確定零件的大小和尺寸。
[0095]由此，仍然如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，獲取所述邊緣點(diǎn)在所述工作臺坐標(biāo)系中的空間位置向量1520包括:確定所述零件的零件圖像坐標(biāo)系，其中所述零件圖像坐標(biāo)系以所述零件的圖像的目標(biāo)表面的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸和Y軸分別平行于所述工作臺坐標(biāo)系的X軸和Y軸，表示為(u V)。零件的某個點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系中的位置表述為Pimage (u，V)，而在工作臺坐標(biāo)系中的位置表示為P(XW Yff Zw)，如圖7所示。下面的函數(shù)
(3)表示了各種坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種分析零件的實(shí)測圖的方法，包括: 獲取包括所述零件的理論電子圖和所述實(shí)測圖的對比圖，該對比圖能夠部分顯示或全部顯示于用戶界面，其中，所述理論電子圖的輪廓包括多個理論線條，所述實(shí)測圖的輪廓包括多個實(shí)測線條； 獲取所述對比圖的偏差尺寸數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)來分析所述零件的實(shí)測圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述分析零件的實(shí)測圖的方法，其中，獲取所述對比圖之前進(jìn)一步包括: 獲取所述理論電子圖和所述實(shí)測圖； 配準(zhǔn)所述理論電子圖和所述實(shí)測圖，以便將所述理論電子圖和所述實(shí)測圖的重心重合或基準(zhǔn)點(diǎn)重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述分析零件的實(shí)測圖的方法，獲取所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)至少包括下述一種: 導(dǎo)入所述理論 電子圖，以獲取理論尺寸，該理論尺寸包括多個理論尺寸項(xiàng)，該理論尺寸項(xiàng)為所述理論線條的測量值； 測量所述實(shí)測圖，以獲取所述實(shí)際尺寸，該實(shí)際尺寸包括多個實(shí)際尺寸項(xiàng)，該實(shí)際尺寸項(xiàng)為所述實(shí)際線條的測量值；以及 確定所述理論電子圖與所述實(shí)測圖的偏差尺寸，該偏差尺寸包括多個偏差尺寸項(xiàng)，該偏差尺寸項(xiàng)為所述理論線條和對應(yīng)該理論線條的所述實(shí)測線條的偏差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖包括: 在所述對比圖中，標(biāo)注并顯示所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)為多個標(biāo)注項(xiàng)以進(jìn)行分析；以及 在所述用戶界面中，根據(jù)所述對比圖尺寸數(shù)據(jù)生成并顯示尺寸列表以進(jìn)行分析其中，所述尺寸列表包括多個列表項(xiàng)，每個所述列表項(xiàng)包括所述理論線條或所述實(shí)測線條的測量標(biāo)注類型、所述理論尺寸項(xiàng)、所述實(shí)測尺寸項(xiàng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖還包括下述中至少一種: 當(dāng)選中所述理論線條或所述實(shí)測線條時(shí)，在用戶界面中彈出信息窗口，所述信息窗口的顯示內(nèi)容包括理論尺寸項(xiàng)、所述實(shí)際尺寸項(xiàng)、所述偏差值、公差標(biāo)準(zhǔn)以及公差；以及 當(dāng)選中兩個所述理論線條或兩個所述實(shí)測線條時(shí)，在用戶界面中彈出信息窗口，所述信息窗口顯示內(nèi)容包括兩個所述理論線條的理論相對尺寸、兩個所述實(shí)側(cè)線條的實(shí)際相對尺寸、所述偏差值、公差以及公差標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述分析零件的實(shí)測圖的方法，所述理論相對尺寸的測量內(nèi)容至少包括下述一種: 兩個所述理論線條的連接線段的距離； 所述連接線段與用戶界面中的坐標(biāo)軸的夾角； 所述連接線段與所述對比圖邊緣輪廓線的夾角；以及 所述理論線條到所述對比圖邊緣輪廓線的距離值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述分析零件的實(shí)測圖的方法，所述實(shí)際相對尺寸的測量內(nèi)容至少包括下述一種:兩個所述實(shí)際線條的連接線段的距離； 兩個所述實(shí)際線條的連接線段與用戶界面中的坐標(biāo)軸的夾角； 兩個所述實(shí)際線條的連接線段與所述對比圖邊緣輪廓線的夾角；以及 所述實(shí)際線條到所述對比圖邊緣輪廓線的距離值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述分析零件的實(shí)測圖的方法，所述尺寸列表項(xiàng)進(jìn)一步包括所述偏差尺寸項(xiàng)、公差標(biāo)準(zhǔn)、公差以及通過比較所述偏差尺寸項(xiàng)與所述公差而獲取的尺寸狀態(tài)值，其中，所述尺寸狀態(tài)值為合格或不合格。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件實(shí)測圖進(jìn)一步包括: 根據(jù)所述尺寸列表項(xiàng)的內(nèi)容，進(jìn)行排序； 根據(jù)所述尺寸狀態(tài)值，顯示所述零件中的加工合格的線條對應(yīng)的所述尺寸列表項(xiàng)、顯示述零件中的加工不合格的線條對應(yīng)的所述尺寸列表項(xiàng)或者顯示全部尺寸列表項(xiàng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述分析零件的實(shí)測圖的方法，其中，所述尺寸列表項(xiàng)的內(nèi)容能夠在用戶界面中編輯修改。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件實(shí)測圖進(jìn)一步包括:將所述標(biāo)注項(xiàng)與所述尺寸列表項(xiàng)數(shù)據(jù)同時(shí)顯示于用戶界面中，其中， 當(dāng)在用戶界面中選中所述標(biāo)注項(xiàng)時(shí)，與該標(biāo)注項(xiàng)關(guān)聯(lián)的所述尺寸列表項(xiàng)突出顯示；以及 當(dāng)在用戶界面中選中所述尺寸列表項(xiàng)時(shí)，與該尺寸列表項(xiàng)關(guān)聯(lián)的所述標(biāo)注項(xiàng)突出顯/Jn ο
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述分析零件的實(shí)測圖的方法，分析所述零件的實(shí)測圖還包括:將所述偏差值圖形化顯示以對所述零件的實(shí)測圖進(jìn)行分析。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述分析零件的實(shí)測圖的方法，將所述偏差值圖形化顯示包括下述中至少一種: 將所述偏差值圖形化為比例線段，將該比例線段沿所述偏差值對應(yīng)的所述理論線條或所述實(shí)測線條的邊緣點(diǎn)的法向顯示，以形成沿所述理論線條或所述實(shí)測線條的外形的輻射狀的比例線段序列； 根據(jù)所述偏差值的公差對所述偏差值進(jìn)行分類，以對所述比例線段序列進(jìn)行多種顏色的標(biāo)定；以及 當(dāng)選中所述比例線段時(shí)，顯示該比例線段代表的所述偏差值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述分析零件的實(shí)測圖的方法，進(jìn)一步包括將不同顏色進(jìn)行標(biāo)定的所述比例線段序列的數(shù)值范圍顯示于用戶界面，并且顯示位置能夠改變或固定位置顯示，顯示大小能夠設(shè)定為不隨所述用戶界面的縮放而移動。
【文檔編號】G01B11/00GK103954213SQ201410156031
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】姜涌 申請人:北京力信聯(lián)合科技有限公司