视觉测量系统论文和设计-杨放光

全文摘要

本申请公开了一种视觉测量系统，包括：图像采集装置，具有位于基准平面内的采集端口，采集端口用于获得待测物的图像数据，其中，视觉测量系统还包括：测距装置，包括至少两个测距仪，每个测距仪的测量端位于基准平面内，每个测距仪用于获得其测量端与待测物在测距方向上的距离数据，测距方向与基准平面呈预设夹角；以及处理装置，分别与图像采集装置和测距装置电连接，用于根据待测物的图像数据获得测试点在测试平面内的坐标参数，并用于根据测距装置提供距离数据获得测试点与基准平面的距离参数。

主设计要求

1.一种视觉测量系统，其特征在于，包括：图像采集装置，具有位于基准平面内的采集端口，所述采集端口用于获得待测物的图像数据，其中，所述视觉测量系统还包括：测距装置，包括至少两个测距仪，每个所述测距仪的测量端位于所述基准平面内，每个所述测距仪用于获得其测量端与所述待测物在测距方向上的距离数据，所述测距方向与所述基准平面呈预设夹角；以及处理装置，分别与所述图像采集装置和所述测距装置电连接，用于根据所述待测物的图像数据获得测试点在测试平面内的坐标参数，并用于根据所述测距装置提供所述距离数据获得所述测试点与所述基准平面的距离参数。

设计方案

1.一种视觉测量系统，其特征在于，包括：

图像采集装置，具有位于基准平面内的采集端口，所述采集端口用于获得待测物的图像数据，

其中，所述视觉测量系统还包括：

测距装置，包括至少两个测距仪，每个所述测距仪的测量端位于所述基准平面内，每个所述测距仪用于获得其测量端与所述待测物在测距方向上的距离数据，所述测距方向与所述基准平面呈预设夹角；以及

处理装置，分别与所述图像采集装置和所述测距装置电连接，用于根据所述待测物的图像数据获得测试点在测试平面内的坐标参数，并用于根据所述测距装置提供所述距离数据获得所述测试点与所述基准平面的距离参数。

2.根据权利要求1所述的视觉测量系统，其特征在于，所述测距装置中的各个所述测距仪的测量端与所述图像采集装置的所述采集端口位于同一直线上或近似位于同一直线上。

3.根据权利要求2所述的视觉测量系统，其特征在于，所述至少两个测距仪包括第一测距仪和第二测距仪，所述第一测距仪和所述第二测距仪等距地位于所述图像采集装置两侧。

4.根据权利要求3所述的视觉测量系统，其特征在于，所述视觉测量系统还包括：箱体，所述箱体包括多个壁板，所述多个壁板形成容置空间，所述图像采集装置与所述测距装置置于所述容置空间内，

其中，所述多个壁板包括第一壁板，所述第一壁板位于所述基准平面内并具有至少3个开口，所述图像采集装置的采集端口、所述第一测距仪的测量端以及所述第二测距仪的测量端通过对应的所述开口暴露。

5.根据权利要求4所述的视觉测量系统，其特征在于，还包括：支撑结构，位于所述箱体的容置空间内，用于将所述图像采集装置和所述测距装置与所述箱体固定。

6.根据权利要求5所述的视觉测量系统，其特征在于，所述支撑结构包括导轨或导槽，用于调节所述图像采集装置和\/或各个所述测距仪的位置。

7.根据权利要求4所述的视觉测量系统，其特征在于，所述多个壁板还包括第二壁板，所述第二壁板与所述第一壁板相对，

所述第二壁板上设有接口，所述图像采集装置和所述测距装置通过所述接口与对应的外部电缆电连接。

8.根据权利要求7所述的视觉测量系统，其特征在于，所述第二壁板上还设有气孔，所述气孔用于连接气路以向所述箱体内通入保护气体，

所述至少一个开口与所述图像采集装置以及各个所述测距仪气密贴合，各个相连的所述壁板之间设置有密封条。

9.根据权利要求8所述的视觉测量系统，其特征在于，所述保护气体包括氮气。

10.根据权利要求1-9任一所述的视觉测量系统，其特征在于，所述测试点包括所述待测物的中心点。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，更具体地涉及一种视觉测量系统。

背景技术

非接触式测距照相机、测距仪以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的测量元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获得被测物体的各种外表尺寸数据特征。非接触式测距照相机、测距仪与传统的接触式测距系统相比精度更高、操作更方便、安全系数更高，从而被应用于工业生产及科学研究的多个领域。

现代化的生产过程对加工效率的要求越来越高，非接触式的自动化检测不仅可以极大的提高检测效率，而且也可以避免检测系统对待测物的损坏。

然而，现有的视觉检测装置都是检测待测物的二维尺寸，而对于某些特殊需求的场合，例如需要检测待测物的三维尺寸，现有技术的视觉检测装置不能实现。

实用新型内容

本实用新型所解决的问题在于提供一种视觉测量系统，该视觉测量系统可检测待测物的三维信息。

根据本实用新型的实施例，提供了一种视觉测量系统，该视觉测量系统包括：图像采集装置，具有位于基准平面内的采集端口，所述采集端口用于获得待测物的图像数据，其中，所述视觉测量系统还包括：测距装置，包括至少两个测距仪，每个所述测距仪的测量端位于所述基准平面内，每个所述测距仪用于获得其测量端与所述待测物在测距方向上的距离数据，所述测距方向与所述基准平面呈预设夹角；以及处理装置，分别与所述图像采集装置和所述测距装置电连接，用于根据所述待测物的图像数据获得测试点在测试平面内的坐标参数，并用于根据所述测距装置提供所述距离数据获得所述测试点与所述基准平面的距离参数。

优选地，所述测距装置中的各个所述测距仪的测量端与所述图像采集装置的所述采集端口位于同一直线上或近似位于同一直线上。

优选地，所述至少两个测距仪包括第一测距仪和第二测距仪，所述第一测距仪和所述第二测距仪等距地位于所述图像采集装置两侧。

优选地，所述视觉测量系统还包括：箱体，所述箱体包括多个壁板，所述多个壁板形成容置空间，所述图像采集装置与所述测距装置置于所述容置空间内，其中，所述多个壁板包括第一壁板，所述第一壁板位于所述基准平面内并具有至少3个开口，所述图像采集装置的采集端口、所述第一测距仪的测量端以及所述第二测距仪的测量端通过对应的所述开口暴露。

优选地，还包括：支撑结构，位于所述箱体的容置空间内，用于将所述图像采集装置和所述测距装置与所述箱体固定。

优选地，所述支撑结构包括导轨或导槽，用于调节所述图像采集装置和\/或各个所述测距仪的位置。

优选地，所述多个壁板还包括第二壁板，所述第二壁板与所述第一壁板相对，所述第二壁板上设有接口，所述图像采集装置和所述测距装置通过所述接口与对应的外部电缆电连接。

优选地，所述第二壁板上还设有气孔，所述气孔用于连接气路以向所述箱体内通入保护气体，所述至少一个开口与所述图像采集装置以及各个所述测距仪气密贴合，各个相连的所述壁板之间设置有密封条。

优选地，所述保护气体包括氮气。

优选地，所述测试点包括所述待测物的中心点。

根据本实用新型实施例的视觉测量系统，通过采集端口位于基准平面内的图像采集装置获得待测物的图像数据，通过测量端位于基准平面内的至少两个测距仪获得其测量端与待测物在测距方向上的距离数据，通过处理装置根据图像数据获得测试点在测试平面内的坐标参数以及根据距离数据获得测试点与基准平面的距离参数，得到了待测物测试点的三维信息，提高了视觉测量系统测试性能。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的主视图。

图2示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的后视图。

图3示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的俯视图。

图4示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的测量原理示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的主视图，图2示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的后视图，图3示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的俯视图。

如图1至图3所示，本实用新型实施例的视觉测量系统包括：图像采集装置100、测距装置、处理装置(未示出)、支撑结构以及箱体400。其中，测距装置包括至少两个测距仪，每个测距仪的测量端位于基准平面内，在本实施例中，至少两个测距仪包括第一测距仪210和第二测距仪220；支撑结构包括：第一支撑架310、第二支撑架320以及第三支撑架330。

箱体400包括多个壁板，各个相连的壁板之间设置有密封条，多个壁板形成容置空间，图像采集装置100与测距装置置于容置空间内，其中，多个壁板包括第一壁板401与第二壁板402。第一壁板401位于基准平面内并具有至少3个开口410，在本实施例中，第一壁板401具有3个开口410，图像采集装置100的采集端口101、第一测距仪210的测量端201以及第二测距仪220的测量端202通过对应的开口410暴露，至少一个开口410与图像采集装置100、第一测距仪210以及第二测距仪220气密贴合。第二壁板402与第一壁板401相对，第二壁板401上设有接口420与气孔430，图像采集装置100和测距装置通过接口420与对应的外部电缆电连接；气孔430用于连接气路以向箱体400内通入保护气体，保护气体包括氮气。

作为一种替代实施例，第一测距仪210可以具有多个测量端201，多个测量端201垂直排列，在第一测距仪210工作时，可通过多个测量端201获得更精确的数据。每个测量端201可以通过同一开口410暴露，也可以通过不同开口410暴露。第二测距仪220的测量端202与第一测距仪210的测量端201相同，此处不再赘述。

支撑结构位于箱体400的容置空间内，用于将图像采集装置100和测距装置与箱体400固定。支撑结构包括导轨或导槽，用于调节图像采集装置100和\/或各个测距仪的位置。在本实施例中，支撑结构包括第一支撑架310、第二支撑架320以及第三支撑架330。第一支撑架310包括第一导轨311，第一导轨311位于图像采集装置100下方并与图像采集装置100滑动连接，将图像采集装置100的采集端口101调节至合适位置后，拧紧第一导轨311侧方的固定螺钉，使图像采集装置100固定。第二支撑架320与第三支撑架330分别位于第一支撑架310两侧，第二支撑架320包括第二导轨322与导槽321，导槽321包括用于固定第一测距仪210的安装孔，优选为长圆孔，可方便将第一测距仪210调节至合适位置，第二导轨322与第一测距仪210滑动连接，用于调节第一测距仪210的测量端201与图像采集装置100的采集端口101之间的间距。第三支撑架330包括第三导轨332与导槽331，导槽331包括用于固定第二测距仪220的安装孔，优选为长圆孔，可方便将第二测距仪220调节至合适位置，第三导轨332与第二测距仪220滑动连接，用于调节第二测距仪220的测量端202与图像采集装置100的采集端口101之间的间距。

在一些优选的实施例中，第一导轨311与第二导轨322还可以设置刻度，以便在调节图像采集装置100与测距仪的位置时提供参考。此外，作为一种替代实施例，安装孔的形状还可以为长方孔。

在使用本实用新型实施例的视觉测量系统对待测物进行测量时，调节图像采集装置100、第一测距仪210以及第二测距仪220的位置，使图像采集装置100的采集端口101、第一测距仪210的测量端201以及第二测距仪220的测量端202位于基准平面内。图像采集装置100的采集端口101用于获得待测物的图像数据，每个测距仪用于获得其测量端与待测物在测距方向上的距离数据，其中，测距方向与基准平面呈预设夹角，优选为90°，然而本实用新型并不限于此，本领域技术人员可根据需要对夹角的范围进行调整。在一些优选的实施例中，各个测距仪的测量端与图像采集装置100的采集端口101位于同一直线上或近似位于同一直线上，第一测距仪210和第二测距仪220等距地位于图像采集装置100两侧。

在一些其他实施例中，箱体400下方设置调节结构500，可用于调节第一测距仪210和第二测距仪220的位置。

图4示出了本实用新型实施例的视觉测量系统的测量原理示意图。

如图3与图4所示，假设图像采集装置100的采集端口101、第一测距仪210的测量端201以及第二测距仪220的测量端202所在的平面为基准平面S1，测试点A所在的待测物10的平面为测量平面S3，测试点A所在的与基准平面平行的平面为测试平面S2。测试点A的位置可根据需要设定，测试点A包括待测物10的中心点。

处理装置分别与图像采集装置100和测距装置电连接，根据待测物10的图像获得测物的外形尺寸、颜色以及测试点A在测试平面S2内的坐标参数，并根据测距装置提供距离数据获得测试点A与基准平面S1的距离参数。

具体的，第一测距仪210获得其测量端与待测物10的测量平面S3在测距方向上的距离Z_{1<\/sub>，第二测距仪220获得其测量端与待测物10的测量平面S3在测距方向上的距离Z_{2<\/sub>，处理装置根据Z_{1<\/sub>与Z_{2<\/sub>计算出测量平面S3与基准平面S1的夹角α，用数学原理计算出图像采集装置100的采集端口与待测物10的测量平面S3在测距方向上的距离Z_{3<\/sub>，再根据Z_{3<\/sub>、夹角α以及测试点A在测试平面S2内的坐标参数得到待测物10的测试点A的三维信息。}}}}}}

此外，图像采集装置、测距装置与箱体外部的空气隔离，延长视觉测量系统的使用寿命。如果当视觉测量系统处于0区(0区为连续或长期出现爆炸性气体混合物的环境，防爆等级最高)时，位于箱体内的氮气使得该视觉测量系统具有防爆功能，将图像采集装置、测距装置与易爆环境隔离。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

设计图

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