[实用新型]一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种薄片零件的轮廓检测，尤其是涉及一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头。

背景技术

薄片零件在计算机硬盘、机械式精密钟表、精密光电仪器等领域有广泛的应用。轮廓尺寸检测是控制薄片零件质量，保证薄片零件实现预定功能的重要手段。目前薄片零件轮廓尺寸检测主要有三种方式：

（1）专用量具手工检测法：测量人员使用专用的尺、规等量具对薄片零件上的局部尺寸进行测量。

（2）三坐标测量机接触式检测：手动控制三坐标测量机，以接触式测量方式，对薄片零件的轮廓进行逐点测量。

（3）机器视觉影像检测：使用CCD、CMOS照相机获取薄片零件的轮廓图像，通过图像处理获取薄片零件的数字化轮廓信息。该方法主要有两种方式：①整体轮廓一次成像，即选择合适的镜头，使被测零件的整体轮廓都能显示在照相机的视野内，通过一次拍摄获取整体轮廓图像；②局部影像跟踪，即选择相对放大倍率大的镜头，然后摄取并实时提取照相机视野内显示的被测零件的局部轮廓，接着根据实时获取的数字化轮廓预测下一个拍摄点，然后移动照相机到下一个拍摄点，如此循环工作，直至完成被测零件整个轮廓的测量。

上述方法中，方法(1)设备简单，但受测量人员主观性影响大、效率低下、测量精度低，且只能获得被测零件上的局部尺寸。方法(2)以三坐标测量机为测量平台，测量精度比方法(1)明显提高，测量灵活性增强，但接触式测量中存在的接触力可能引起薄片零件变形而产生测量误差，且为逐点测量方式，不能获取轮廓上完整的尺寸信息。方法(3)采用非接触式视觉测量方式，测量速度快，且可以获取被测零件的整体轮廓信息，但方法(3)也存在一些问题：整体轮廓一次成像要求被测零件的整个轮廓都能显示在照相机视野内，所以需采用相对低倍的镜头，测量结果可能不满足精度要求。局部影像跟踪法采用相对高倍的镜头，但照相机视野缩小，复杂轮廓跟踪可能失效；因为没有整体轮廓信息指导，部分轮廓可能出现跟踪遗漏的情况。

发明内容

针对现有薄片零件轮廓机器视觉影像检测方法的不足，本实用新型的目的是提供一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头。先使用低倍镜头获取薄片零件的整体轮廓，利用零件整体轮廓信息为高倍镜头二次测量规划测量路径，实现薄片零件轮廓高精度自动检测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测测头：

CCD照相机安装在直角基座侧面，CCD照相机的镜头与直角基座底面的照相机观测孔对齐；镜头转换器通过轴承安装在直角基座下底面上；镜头转换器是一个圆盘形齿轮，其上有三个等圆周分布的镜头安装孔，镜头安装孔上分别安装有照相机第一镜头、第二镜头和第三镜头；电机安装在直角基座底面的电机安装孔中，电机的输出端装有小齿轮，该小齿轮与镜头转换器外圆周上的轮齿相互啮合；直角基座侧面与连接块的一侧固定；连接块的另一侧与磁力底盘的一侧固定，磁力底盘固定在三坐标测量机Z轴的测头座上，整个直角基座通过磁力底盘能在测头座上实现装卸。

所述的直角基座，其材质为铝合金。所述的连接块，其材质为铁。

一种基于影像复合的薄片零件轮廓自动检测方法的步骤为：

（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；