[发明专利]一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法与装置

权利要求书

1.一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法，其特征在于，包括：

步骤一、获取矩形工件的实际空间尺寸与像素尺寸之间的映射关系，其中，矩形工件放置在制具中；

步骤二、在对所述矩形工件的拍摄过程中，相机沿着所述制具的凹槽处运动并拍摄图像；

步骤三、从所拍摄的每组图像中，提取边缘；

步骤四、根据像素当量、所提取的边缘和所述制具，获取所述矩形工件的实际尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一包括：

对所述相机进行标定，获取各个相机的内外参数；

根据图像中测量的任意多组相邻两圆的圆心平均像素距离，将前者与后者的比值作为像素当量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标定板为7*7阵列的halcon圆形标定板。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括：

所述矩形工件被夹放在制具中，所述制具沿着矩形工件边缘开有长条形凹槽，且对边的两条凹槽相互平行，矩形工件的边缘位于制具凹槽中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相机初始位置位于制具顶点处，所述相机沿着所述制具的一条边匀速运动到停止点处，停止并拍摄图像；

然后继续匀速运动到下一个停止点处，停止并拍摄图像，重复此过程直至运动到所述一条边的另一顶点。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤三包括：

针对拍摄的每组图像，依次进行图像灰度化、图像中值滤波去除噪声和图像固定阈值的二值化处理；

通过Prewitt算子对二值化后的图像进行边缘粗提取；

对粗提取的边缘像素点，通过最小二乘法进行拟合，获取图像的亚像素边缘。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤四包括：

根据获取的亚像素边缘和相对位置，筛选出每组图像中所述矩形工件的边缘和凹槽内侧的边缘，并计算两者之间的像素距离；

根据所述像素距离和所述像素当量，获取每组图像中矩形工件边缘距离凹槽内侧的实际距离；

利用每组图像中所述实际距离，和对应两个凹槽内侧边缘之间的固定已知距离，获取所述矩形工件的实际精确尺寸。

8.一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量系统，其特征在于，包括：固定装置(1)，检测装置(2)，控制装置(3)和显示装置(4)：

所述固定装置(1)包括一个可开合的且四周开有凹槽的用于固定工件的矩形制具(1-1)，制具(1-1)的下方固定光源(1-2)；

所述检测装置(2)包括相机(2-1)、丝杠(2-2)、滑动导轨(2-3)、步进电机(2-4)、齿轮(2-5)和滑台(2-6)，其中步进电机(2-4)与齿轮(2-5)用于驱动所述丝杠，所述滑动导轨(2-3)上有用于定点拍摄的停止点(2-7)；

所述控制装置(3)包括网线(3-1)、驱动器(3-2)、运动控制卡(3-3)和工控机(3-4)，所述网线(3-1)用于连接相机(2-1)与工控机(3-4)，所述运动控制卡(3-3)用于控制步进电机(2-4)；

所述显示装置(4)为PC显示器，与工控机(3-4)相连。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，以所述制具(1-1)的四个顶点为检测起点，所述检测起点的上方设有正对所述制具(1-1)的相机(2-1)，相机(2-1)用于拍摄所述待测矩形工件的边缘图像；

相机(2-1)均固定在滑台(2-6)上，其中，丝杠(2-2)用于牵引滑台(2-6)沿滑动导轨(2-3)滑动，当滑动到停止点(2-7)处停止，相机(2-1)进行拍摄；

相机(2-1)共四台，制具每一个顶点对应一台相机(2-1)。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，相机(2-1)通过网线(3-1)与工控机(3-4)相连；

驱动器(3-2)与步进电机(2-4)电连接；

运动控制卡(3-3)与驱动器(3-2)电连接，运动控制卡(3-3)安装在工控机(3-4)上。