[发明专利]一种微小零件的视觉精密测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种微小零件的视觉精密测量系统及方法，所述测量系统包括：图像获取装置，用于获取待测微小零件的背光图像作为输入图像并输出该输入图像，其包括依次被设置在导轨上且位置可调的相机、远心镜头、载物台和平行光源，其中的平行光源用于照射载物台上的待测微小零件，相机通过远心镜头来获取待测微小零件的背光图像作为输入图像并输出该输入图像；特征分析及参数测量装置，其与图像获取装置连接，用于接收输入图像、对输入图像进行特征分析及提取、获取和输出测量参数。能够快速、精确地实现针对诸如擒纵齿轴等微小零件的参数测量。

技术领域

本发明涉及微小零件检测领域，特别是涉及一种微小零件的视觉精密测量系统及方法。

背景技术

擒纵机构是现代机械钟表的核心，最初的擒纵机构诞生于15世纪，之后逐渐进化到现在的各种样子。更具体地，擒纵机构是一种传递机械能量的开关装置，这个开关装置受计时基准的控制，以一定的频率开关钟表的主传动链，从而使机械钟表停动相间并以一定的平均速度转动，从而指示准确的时间。擒纵机构的功能可以从两方面理解：擒，将主传动的运动锁定(擒住)，此时，钟表的主传动链是锁定的；纵，就是以震荡系统的一部分势能，开启(放开)主传动链运动，同时从主传动链中取回一定的能量以维持震荡系统的工作。目前，仍有数百种擒纵机构在现代钟表上使用。

擒纵齿轴作为钟表擒纵机构中的重要零件，其精密测量十分关键。传统的尺寸测量手段有卡尺、量规、万能工具显微镜、轮廓仪、X射线等，这些检测手段在工业生产中发挥着巨大的作用，但是随着现代工业的发展和进步，特别是在一些高精产业，传统的检测手段已经不能满足生产的需要，卡尺、量规等检测手段虽然简便、快捷，但测量数据较少，精度不高。万能工具显微镜、轮廓仪等检测手段虽然有较高的精度，但要求在特定的设备、特定的环境下进行检测，不但劳动强度大，效率低，而且检测过程同生产过程是分离的，这与现代工业所要求的在线检测、实时控制的要求不符。

近几年，随着计算机视觉技术的发展，人们在测量擒纵齿轴这类微小零件时，开始利用所采集的这类微小零件的图像来进行参数测量，这是项新技术。这项新技术可以通过图像来解决工业检测环节中的许多问题，以取代落后的人工检测方法，提高检测效率和工业自动化水平。而且，利用计算机视觉技术进行检测还不损坏待检产品、检测精度高、且更加智能。

尽管现有技术中已经存在采用计算机视觉检测技术的许多测量方法和系统，但是在测量时间、测量成本、测量精度等方面仍然需要不断的进行改进。因此，需要提供更好的技术方案。

发明内容

至少为了部分解决上述技术问题，本发明提出了以下技术方案。

根据本发明的第一种微小零件的视觉精密测量系统，包括：图像获取装置，用于获取待测微小零件的背光图像作为输入图像并输出该输入图像，其包括依次被设置在导轨上且位置可调的相机、远心镜头、载物台和平行光源，其中的平行光源用于照射载物台上的待测微小零件，相机通过远心镜头来获取待测微小零件的背光图像作为输入图像并输出该输入图像；特征分析及参数测量装置，其与图像获取装置连接，用于接收输入图像、对输入图像进行特征分析及提取、获取和输出测量参数。

根据本发明的第二种测量系统，其中的特征分析及参数测量装置包括：预处理模块，用于对输入图像进行边缘保持滤波并输出预处理后的图像；阈值获取模块，用于计算预处理后的图像的灰度分布直方图并基于灰度分布直方图来获取阈值并输出该阈值；二值化模块，用于根据阈值将预处理后的图像转化为二值图像并输出该二值图像；边缘检测模块，用于利用形态学运算对二值图像进行边缘检测并输出边缘检测结果；参数测量和计算模块，用于根据边缘检测结果进行测量和计算来获取和输出测量参数。

根据本发明的第一种视觉精密测量方法，用于上文所述的第一种微小零件的测量系统，包括以下步骤：

步骤1：图像获取装置获取待测微小零件的背光图像作为输入图像并输出该输入图像；