[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

说明书

本发明实施例公开了一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法与装置，涉及机械制造及其自动化技术领域，能够实现满足对大尺寸矩形工件的高精度尺寸测量，并且能兼顾实时检测的优点，节省技术人员的时间精力。本发明的方法包括：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也即像素当量，其中，矩形工件放置在制具中；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；从所拍摄的每组图像中，提取边缘；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。本发明适用于大尺寸矩形工件的非接触式测量。

技术领域

本发明涉及机械制造及其自动化技术领域，尤其涉及一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法与装置。

背景技术

在国家立定中国制造2025的目标后，以及外部形势的影响之下，各个领域都加快技术更迭的速度，而各类机械加工、制造企业对生产作业和工艺流程，也在不断进行改进,其中，对工件加工精度的要求不断提高,工件是否符合生产要求离不开工件尺寸精度检测。尺寸测量是衡量产品是否合格的重要技术手段。并且在加工的全流程中，不论是自动控制还是质量检测，都需要进行实时的、快速的尺寸测量，从而准确掌握工件的状态。

但是，目前传统的接触式工件尺寸测量方法，其耗时费力且精度不高，难以实现加工流程自动化。接触式测量精度及效率已经不适应工业自动化,尤其是高精度产品的要求，尤其是在高温/低温加工过程中，由于热胀冷缩以及极端温度的影响，难以进行接触式测量，并且工件的尺寸越大，则随热胀冷缩而导致的尺寸波动也会加剧，接触式不仅费时费力，也很不安全。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法与装置，能够实现满足对大尺寸矩形工件的高精度尺寸测量，并且能兼顾实时检测的优点，节省技术人员的时间精力。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量方法，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。

具体的，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。

具体的，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。其中，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。

具体的，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。

具体的，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。

另一方面，本发明的实施例提供一种用于大尺寸矩形工件的非接触式测量装置，包括：