[发明专利]基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头与检测方法

权利要求书

1.一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头，其特征在于：CCD照相机(1)安装在直角基座(2)侧面，CCD照相机(1)的镜头与直角基座(2)底面的照相机观测孔(17)对齐；镜头转换器(10)通过轴承(18)安装在直角基座下底面(2)上；镜头转换器(10)是一个圆盘形齿轮，其上有三个等圆周分布的镜头安装孔(14)，镜头安装孔(14)上分别安装有照相机第一镜头(13)、第二镜头(12)和第三镜头(11)；电机(8)安装在直角基座(2)底面的电机安装孔(16)中，电机(8)的输出端装有小齿轮(9)，该小齿轮(9)与镜头转换器(10)外圆周上的轮齿相互啮合；直角基座(2)侧面与连接块(3)的一侧固定；连接块(3)的另一侧与磁力底盘(4)的一侧固定，磁力底盘(4)固定在三坐标测量机Z轴(5)的测头座(7)上，整个直角基座(2)通过磁力底盘(4)能在测头座(7)上实现装卸。

2.根据权利要求1所述的一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头，其特征在于：所述的直角基座(2)，其材质为铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头，其特征在于：所述的连接块(3)，其材质为铁。

4.一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测方法，其特征在于：该方法实现的步骤为：

（1）根据被测薄片零件的形状、尺寸和测量精度要求，选择三个照相机镜头：第一镜头、第二镜头、第三镜头，然后将这三个镜头安装在镜头转换器上，这三个镜头的放大倍数关系为：第一镜头﹤第二镜头﹤第三镜头；

（2）开启电机，转动镜头转换器，将第一镜头转换至工作位置；然后移动测头装置，使第一镜头对准测量基台上的基准标志，接着由自动对焦模块实现自动对焦，对焦完成后测量机锁定Z轴在竖直方向上的自由度，然后由标定模块确定照相机图像坐标系与基准坐标系的转换关系，同时标定模块确定第一镜头的放大倍数；最后将被测薄片零件水平放置在测量基台上，第一镜头对准被测薄片零件，照相机摄取被测薄片零件的全景图像；

（3）由图像处理模块对薄片零件的全景图像进行处理，提取薄片零件的整体轮廓，然后以薄片零件的整体轮廓为基础，规划完整的二次测量路径；

（4）开启电机，转动镜头转换器，使第二镜头或第三镜头转换至工作位置，然后移动测头装置，使第二镜头或第三镜头对准基台上的基准标志，接着先由自动对焦模块实现自动对焦，然后由标定模块确定使用第二镜头或第三镜头时照相机图像坐标系与基准坐标系的转换关系，同时标定模块确定第二镜头或第三镜头的放大倍数；接着按步骤（3）提供的测量路径逐步移动测头装置并拍摄薄片零件的局部轮廓图像，直至完整地走完测量路径；

（5）由图像处理模块对二次测量获得的图像进行拼接，然后提取拼接图像中薄片零件的整体轮廓，并把它作为最后的测量结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测方法，其特征在于：所述的测量基台是一个方形大理石质的平台，平台的左上角有两个白色的正方形沿对角线方向连接，这两个正方形为基准标志，两个正方形的连接点为测量基准坐标系原点；基准标志的右边排列着十个边长逐渐增大且边长尺寸已知的白色正方形，为镜头放大系数参考标志。

6.根据权利要求4所述的一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测方法，其特征在于：所述的由自动对焦模块实现自动对焦，其实现方法为：以照相机所获图像的Brenner函数作为清晰度评价函数，控制三坐标测量机的Z轴在竖直方向上下移动以调整照相机物距，直至Brenner函数达到极大值。