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一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置，機(jī)架與導(dǎo)軌a相連，導(dǎo)軌a與伺服電機(jī)相連，導(dǎo)軌a上的滑塊a與導(dǎo)軌b的滑塊b連接；導(dǎo)軌b上端與轉(zhuǎn)接頭a連接，轉(zhuǎn)接頭a與滑塊c連接；導(dǎo)軌c端部與伺服電機(jī)相連接，導(dǎo)軌c的另一端與轉(zhuǎn)接頭b連接，轉(zhuǎn)接頭b與導(dǎo)軌d相連，導(dǎo)軌d上設(shè)有滑塊d和滑塊e；滑塊d與視覺(jué)云臺(tái)機(jī)座a連接，視覺(jué)云臺(tái)底座a與視覺(jué)云臺(tái)控制體a相連，其內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)齒輪；視覺(jué)云臺(tái)控制體a上端與視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)a連接；視覺(jué)云臺(tái)與前端攝像機(jī)a相連；滑塊e依次與視覺(jué)云臺(tái)底座b、視覺(jué)云臺(tái)控制體b、視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)b、攝像機(jī)b連接。本實(shí)用新型測(cè)量速度快、精度高、與被測(cè)零件無(wú)需接觸以有效保護(hù)零件表面，對(duì)大尺寸零件制造業(yè)發(fā)展有著重要的意義。
【專利說(shuō)明】一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及針對(duì)大尺寸零件測(cè)量裝置，具體涉及一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]隨著制造業(yè)的發(fā)展，航空、航天、造船、石油、鋼鐵、水利等領(lǐng)域大量需要進(jìn)行大尺寸的幾何量測(cè)量，對(duì)測(cè)量任務(wù)提出了范圍大、高精度、高速度的測(cè)量要求，傳統(tǒng)的測(cè)量方法無(wú)法滿足要求:如坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和激光跟蹤測(cè)量?jī)x。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是接觸式的測(cè)量方法，測(cè)量速度較慢，大范圍的測(cè)量更是難以實(shí)現(xiàn)，并且測(cè)量過(guò)程中存在著接觸力的影響，對(duì)于材質(zhì)較軟的被測(cè)物體，需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，且操作復(fù)雜；激光跟蹤測(cè)量?jī)x雖然測(cè)量精度較高，但其成本很高，且測(cè)量精度容易受到周邊機(jī)器振動(dòng)的影響，不適合于工廠中使用。
[0005]在這種背景之下，雙目視覺(jué)技術(shù)得以快速的發(fā)展，其能很好的完成上面提出的測(cè)量要求，使其成為現(xiàn)代測(cè)量方法的重要研究方向。在大尺寸零件的實(shí)際測(cè)量中，由于零件尺寸大，需進(jìn)行多次局部測(cè)量，現(xiàn)階段各種視覺(jué)測(cè)量裝置難以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)站位的有效控制，使其在后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程中會(huì)生產(chǎn)較大的系統(tǒng)誤差。而對(duì)于表面曲率變化較為復(fù)雜的大尺寸零件，每一個(gè)局部測(cè)量圖像，都有最為合適的所應(yīng)采用的攝像機(jī)光軸夾角與攝像機(jī)基線距離，這些參數(shù)對(duì)每個(gè)局部測(cè)量精度都有著重要的影響，也影響其整體上的測(cè)量精度。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，而提供一種具有較大的視覺(jué)測(cè)量范圍，并對(duì)表面曲率復(fù)雜的零件測(cè)量提供最佳的攝像機(jī)光軸夾角與攝像機(jī)基線距離的針對(duì)大尺寸零件的雙目視覺(jué)測(cè)量裝置。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)改進(jìn):
[0009]一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置，由導(dǎo)軌、滑塊、攝像機(jī)三部分組成；機(jī)架底部設(shè)置為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，機(jī)架上端與導(dǎo)軌a通過(guò)螺栓相連接，導(dǎo)軌a設(shè)置為同步齒形帶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌a的端部與伺服電機(jī)相連，導(dǎo)軌a上設(shè)有滑塊a，滑塊a與導(dǎo)軌b的滑塊b通過(guò)十字轉(zhuǎn)接板固定連接；導(dǎo)軌b設(shè)置為循環(huán)滾珠結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌b的上端與轉(zhuǎn)接頭a螺栓連接，轉(zhuǎn)接頭a再與滑塊c螺栓連接，導(dǎo)軌c與滑塊c采用循環(huán)滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式；導(dǎo)軌c端部與伺服電機(jī)相連接，導(dǎo)軌c的另一端與轉(zhuǎn)接頭b固定連接，轉(zhuǎn)接頭b再與導(dǎo)軌d的中間位置相連接，導(dǎo)軌d設(shè)置為滾珠螺桿結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌d上設(shè)置有滑塊d和滑塊e ;滑塊d與視覺(jué)云臺(tái)機(jī)座a通過(guò)定位螺栓連接，視覺(jué)云臺(tái)底座a再與視覺(jué)云臺(tái)控制體a相連,其內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)齒輪；視覺(jué)云臺(tái)控制體a上端與視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)a連接；視覺(jué)云臺(tái)通過(guò)螺栓與前端攝像機(jī)a相連；滑塊e采用和滑塊d相同的方式依次與視覺(jué)云臺(tái)底座b、視覺(jué)云臺(tái)控制體b、視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)b、攝像機(jī)b連接。
[0010]本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)上述技術(shù)改進(jìn)，達(dá)到了如下有益效果:
[0011]本實(shí)用新型利用攝像機(jī)光軸夾角與攝像機(jī)俯仰角控制裝置，相向?qū)π惺交€距離控制裝置和空間站位坐標(biāo)定位裝置相復(fù)合，實(shí)現(xiàn)基于雙目視覺(jué)的大范圍、高精度的自動(dòng)控制測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸復(fù)雜表面零件的大范圍、高精度的測(cè)量。基于本新型的靈活性，可使現(xiàn)階段處于實(shí)驗(yàn)室階段的視覺(jué)測(cè)量方法能快捷、有效的應(yīng)用于大尺寸零件測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐之中。視覺(jué)測(cè)量有著測(cè)量速度快，測(cè)量精度高，與被測(cè)零件無(wú)需接觸以有效保護(hù)零件表面的特點(diǎn)，對(duì)大尺寸零件制造業(yè)發(fā)展有著重要的意義。
[0012]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0013]圖1是本實(shí)用新型一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0016]機(jī)架I采用鋁合金材質(zhì)，底部采用法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，可方便靈活與地面固定連接，機(jī)架I上端與導(dǎo)軌a2通過(guò)螺栓相連接，導(dǎo)軌a2采用同步齒形帶結(jié)構(gòu)，同步齒形帶具有拉力強(qiáng)度大、能耗低、效率高的特點(diǎn)，適用于工作距離長(zhǎng)達(dá)2200mm與要負(fù)載整個(gè)系統(tǒng)重量的導(dǎo)軌a2的工作特點(diǎn)，在導(dǎo)軌a2端部與伺服電機(jī)相連，為同步齒形帶提高驅(qū)動(dòng)力。將導(dǎo)軌a2布置方向設(shè)為系統(tǒng)的X軸方向，以此通過(guò)導(dǎo)軌a2控制終端雙目視覺(jué)測(cè)量裝置的X方向的位置定位，控制精度0.3mm。導(dǎo)軌a2上采用帶有端部密封蓋的加強(qiáng)型滑塊a3，具有良好的防塵性能，滑塊a3與導(dǎo)軌b5的加強(qiáng)型滑塊b4通過(guò)十字轉(zhuǎn)接板6進(jìn)行固定連接。導(dǎo)軌b5全長(zhǎng)1000mm,采用循環(huán)滾珠結(jié)構(gòu)，通過(guò)端部與之連接的伺服電機(jī)獲得驅(qū)動(dòng)力，產(chǎn)生相對(duì)與滑塊b4的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。將導(dǎo)軌b5的布置方向設(shè)為系統(tǒng)的Z軸方向，以此通過(guò)導(dǎo)軌b5控制終端雙目視覺(jué)測(cè)量裝置的Z方向的位置定位，控制精度0.1mm0在導(dǎo)軌b5上端與鋁合金轉(zhuǎn)接頭a7螺栓連接，轉(zhuǎn)接頭a7再與加強(qiáng)型滑塊c8螺栓連接，導(dǎo)軌c9與滑塊c8采用循環(huán)滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式，有效行程600_，導(dǎo)軌c9端部與伺服電機(jī)相連接，為導(dǎo)軌c9提供Y軸方向的驅(qū)動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)精度0.1mm。導(dǎo)軌c9的另一端與鋁合金轉(zhuǎn)接頭blO相固定連接，轉(zhuǎn)接頭blO再與擁有雙滑塊的相向?qū)π惺綄?dǎo)軌dll的中間位置相連接，導(dǎo)軌dll為雙目視覺(jué)系統(tǒng)的攝像機(jī)基線距離的控制導(dǎo)軌，要有較高的精度，重復(fù)定位精度達(dá)0.02mm，導(dǎo)軌dll采用滾珠螺桿結(jié)構(gòu)，上面置有對(duì)行式的雙滑塊dl2、滑塊el3。加強(qiáng)型滑塊dl2與視覺(jué)云臺(tái)機(jī)座al5通過(guò)定位螺栓連接，視覺(jué)云臺(tái)底座al5再與視覺(jué)云臺(tái)控制體al6形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，內(nèi)有傳動(dòng)齒輪，視覺(jué)云臺(tái)控制體al6內(nèi)部置的伺服電機(jī)提供轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，繞軸向旋轉(zhuǎn)角度:-157度?157度，轉(zhuǎn)角精度0.01度。視覺(jué)云臺(tái)控制體al6上端與視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)al7連接，通過(guò)傳動(dòng)齒輪控制視覺(jué)云臺(tái)的平臺(tái)al7的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍-36度?36度，驅(qū)動(dòng)力由視覺(jué)云臺(tái)控制體al6內(nèi)部伺服電機(jī)提供，轉(zhuǎn)角精度達(dá)0.01度。視覺(jué)云臺(tái)通過(guò)螺栓與前端攝像機(jī)a21相固定。滑塊el3采用相同的方式依次連接視覺(jué)云臺(tái)底座bl8、視覺(jué)云臺(tái)控制體bl9、視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)b20、攝像機(jī)bl4。通過(guò)視覺(jué)云臺(tái)兩旋轉(zhuǎn)副，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩攝像機(jī)的俯仰控制與光軸夾角控制。雙目視覺(jué)在線測(cè)量裝置的關(guān)鍵首先是通過(guò)同步齒形帶型導(dǎo)軌，循環(huán)滾珠型導(dǎo)軌依次拼接組成系統(tǒng)的三維空間坐標(biāo)的定位控制，導(dǎo)軌的組合運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不能與被測(cè)工件本身產(chǎn)生位置干涉與碰撞，以保證雙目測(cè)量裝置可以精確定位到導(dǎo)軌所組成三坐標(biāo)工作范圍的任意位置，以達(dá)大尺寸測(cè)量的目的。其次對(duì)雙目視覺(jué)測(cè)量裝置中兩攝像機(jī)間的基線長(zhǎng)度有高精度的控制要求，對(duì)測(cè)量后期的數(shù)據(jù)計(jì)算的精確度與準(zhǔn)確度有著重要的作用，設(shè)計(jì)精度較高的雙滑塊相向?qū)﹂_(kāi)行滾珠螺桿結(jié)構(gòu)可有效實(shí)現(xiàn)上述要求，并且其運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可更加便捷的控制攝像機(jī)在系統(tǒng)坐標(biāo)中的位置定位。再次針對(duì)不同測(cè)量物體的曲面結(jié)構(gòu)，要求測(cè)量的兩個(gè)攝像機(jī)的光軸夾角不同，物體表面法向與攝像機(jī)光軸的夾角也不相同，優(yōu)選的設(shè)計(jì)具有兩旋轉(zhuǎn)自由度的視覺(jué)云臺(tái)滿足其要求。
[0017]本實(shí)用新型采用一個(gè)同步齒輪帶式的導(dǎo)軌，其特點(diǎn)在于拉力強(qiáng)度大、能耗低、效率高，適合作為最底層的運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，平行于被測(cè)物體放置，保證這一坐標(biāo)方向的裝置定位，再配以兩條循環(huán)滾珠式的導(dǎo)軌，相互垂直連接布置，形成三坐標(biāo)方向控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端視覺(jué)測(cè)量裝置在空間坐標(biāo)下的精確定位控制，所述機(jī)構(gòu)中，要求最后連接垂直于被測(cè)物體方向的導(dǎo)軌，避免控制三個(gè)方向的導(dǎo)軌組合運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)與被測(cè)物體相干涉，出現(xiàn)碰撞問(wèn)題。對(duì)于攝像機(jī)基線距離的控制問(wèn)題，本新型設(shè)計(jì)了雙滑塊相向?qū)π惺降臐L珠螺桿導(dǎo)軌，以對(duì)基線距離實(shí)施高精度控制。對(duì)于攝像機(jī)的光軸夾角與俯仰問(wèn)題，設(shè)計(jì)兩旋轉(zhuǎn)自由度的視覺(jué)云臺(tái)，保證兩攝像機(jī)可以精確產(chǎn)生針對(duì)不同的曲率表面所需采取的不同的光軸夾角與俯仰角，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性與正確性。
[0018]以上所述具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙目視覺(jué)測(cè)量裝置，由導(dǎo)軌、滑塊、攝像機(jī)三部分組成；其特征在于:機(jī)架(1)底部設(shè)置為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，機(jī)架(1)上端與導(dǎo)軌…通過(guò)螺栓相連接，導(dǎo)軌3 (2)設(shè)置為同步齒形帶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌3 (2)的端部與伺服電機(jī)相連，導(dǎo)軌3 (2)上設(shè)有滑塊3 (3),滑塊3 (3)與導(dǎo)軌6 (5)的滑塊6 (4)通過(guò)十字轉(zhuǎn)接板(6)固定連接；導(dǎo)軌6 (5)設(shè)置為循環(huán)滾珠結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌6 (5)的上端與轉(zhuǎn)接頭3 (7)螺栓連接，轉(zhuǎn)接頭3 (7)再與滑塊。(8)螺栓連接，導(dǎo)軌。(9)與滑塊0(9)端部與伺服電機(jī)相連接，導(dǎo)軌。(9)的另一端與轉(zhuǎn)接頭6 (10)固定連接，轉(zhuǎn)接頭6 (10)再與導(dǎo)軌(1 (11)的中間位置相連接，導(dǎo)軌(1 (11)設(shè)置為滾珠螺桿結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌(1 (11)上設(shè)置有滑塊(1 (12)和滑塊6 (13):滑塊(1 (12)與視覺(jué)云臺(tái)機(jī)座3 (15)通過(guò)定位螺栓連接，視覺(jué)云臺(tái)底座3 (15)再與視覺(jué)云臺(tái)控制體3 (16)相連，其內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)齒輪；視覺(jué)云臺(tái)控制體3 (16)上端與視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)3 (17)連接；視覺(jué)云臺(tái)通過(guò)螺栓與前端攝像機(jī)3 (21)相連；滑塊6 (13)采用和滑塊(1 (12)相同的方式依次與視覺(jué)云臺(tái)底座6 (…)、視覺(jué)云臺(tái)控制體6 (…)、視覺(jué)云臺(tái)平臺(tái)13 (20)5攝像機(jī)13 (14)連接。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK204154274SQ201420654523
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】喬玉晶, 王浩然, 鄭茂建, 萬(wàn)立莉 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)