[发明专利]缝隙测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种缝隙测量系统，其特征在于，所述缝隙测量系统包括机械臂、上位机、控制柜及视觉系统，其中：

所述上位机通过连接所述控制柜以控制所述机械臂；

所述视觉系统包括双目相机及结构光投射器，所述双目相机及结构光投射器均固定于所述机械臂的末端；

所述机械臂运动至缝隙的上方，所述结构光投射器投射在缝隙上，形成缝隙的图像；

所述双目相机用于采集所述缝隙的图像，并把所述缝隙的图像发送至所述上位机，所述上位机进行图像处理，所述上位机根据图像处理的结果获取缝隙的三维空间坐标，并生成缝隙的空间三维重建模型；

所述上位机旋转缝隙的空间三维重建模型与世界坐标系的Z轴平行，并把旋转之后的缝隙的空间三维重建模型分别向不同坐标平面投影的方法来求取缝隙的宽度和面差数值。

2.如权利要求1所述的缝隙测量系统，其特征在于，所述缝隙测量系统还包括电机控制系统，所述电机控制系统用于调整双目相机与结构光投射器的基线距离。

3.如权利要求2所述的缝隙测量系统，其特征在于，所述电机控制系统包括直流无刷电机及直流无刷电机控制器，直流无刷电机控制器采用速度环和电流环的双闭环控制；

在启动直流无刷电机时，电流环开启，电流增大使电机迅速达到指定速度，同时启动电流最大限制值；

在直流无刷电机转速稳定之后，电流环作为内环进行限流保护，速度环作为外环以维持速度恒定；

直流无刷电机控制器包括硬件模块与软件模块，所述硬件模块由开发板、驱动板、编码器、AD采集电路和仿真器组成；开发板输出PWM波输出波形，经过驱动板将信号放大，最后输入电机中，控制电机的启停以及电机的速度、电流；编码器和AD采集电路将速度信号和电流信号反馈给软件模块，通过反馈修正PWM波输出波形的占空比，完成电机的闭环控制；

软件模块对开发板的芯片寄存器进行设置，控制开发板芯片定时、中断功能，并使其输出PWM波形；并根据编码器检测电机速度以及AD采样电路的反馈信号，调整PWM波占空比，进而调节速度的大小和电流大小。

4.如权利要求3所述的缝隙测量系统，其特征在于，所述机械臂包括第一单个中空关节和第二单个中空关节，所述第一单个中空关节和所述第二单个中空关节用于放置直流无刷电机，所述第一单个中空关节和所述第二单个中空关节以交错的方式集成在一球形外壳之中；

所述球形外壳内还具有第一驱动器与第二驱动器，所述第一驱动器用于驱动结构光投射器和双目相机，所述第二驱动器用于驱动所述第一单个中空关节和所述第二单个中空关节；

所述直流无刷电机为中空无框电机，所述中空无框电机的转子通过中控传动轴直接与谐波减速机相连，谐波减速机的端面作为直接输出端面；在所述中空无框电机的另一端通过中控的传动轴与齿轮相连，通过齿轮传动将传动轴偏置，在偏置的传动轴上安装电磁抱闸以及增量编码器。

5.如权利要求1所述的缝隙测量系统，其特征在于，所述机械臂的末端与双目相机之间的关系矩阵为手眼关系矩阵；

在所述双目相机采集所述缝隙的图像前，对所述手眼关系矩阵，以及所述双目相机的摄像机内外参数进行标定；

所述双目相机采集的缝隙的图像为结构光图像；

所述双目相机将所述缝隙的图像发送至所述上位机的图像处理系统；

所述图像处理系统对双目相机采集的结构光图像进行处理，采用基于Canny算子的缝隙检测算法进行边缘提取，得到更多轮廓信息；

将边缘提取的结果进行立体匹配，得到缝隙匹配点坐标，形成空间三维重建模型，得到缝隙的宽度与面差数值。