一种动静态视觉检测系统发明专利

专利名称：一种动静态视觉检测系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111225741.6

专利申请（专利权）人：天津市计量监督检测科学研究院电子仪表实验所
权利人地址：天津市河西区解放南路449号

专利发明（设计）人：姬伟,齐欣,王鹏,杨学毫,姚大平,韩大勇,刘婷,周卯君,吴娟,马旭东,高蕊,孙秀峰

专利摘要：本发明涉及一种动静态视觉检测系统，包括检测设备及检测流程，检测设备包括计算机、数据线、数据线端口、相机、镜头、环形光源、背景光源、标定板、相机支架、环形光源支架、底座、相机升降支架，检测流程包括动态特征测量、静态特征测量，将视觉测量技术应用于计量检测领域，将视觉测量技术与传统计量检测技术相结合，满足了客户对于综合性仪器的检测需求。该系统不但能完成动态位移和角度的检测，同时还能完成静态参数中直线度、角度、长度尺寸、平行度等多项检测任务，从而实现一机多用以满足动静态参数的检测需求，还可以作为标准器对计量器具进行检测校准。

主权利要求：
1.一种动静态视觉检测系统，包括检测设备及检测流程，检测设备包括计算机（14）、数据线（13）、数据线端口（12）、相机（11）、镜头（10）、环形光源（9）、背景光源（8）、标定板（7）、相机支架（5）、环形光源支架（3）、底座（2）、相机升降支架（1），检测流程包括动态特征测量、静态特征测量，其特征在于：相机升降支架（1）的左立杆（1‑1）和右立杆（1‑2）分别固定于底座（2）上端面，背景光源（8）固定于左立杆（1‑1）的左下调节支架（1‑3）上，标定板（7）置于背景光源（8）上端面、且相机（11）的正下方，环形光源支架（3）固定于右立杆（1‑2）的右下调节支架（1‑4）上，环形光源（9）固定于环形光源支架（3）上，左下调节支架（1‑3）、右下调节支架（1‑4）在左立杆（1‑1）和右立杆（1‑2）的上下滑动，分别带动背景光源（8）、环形光源（9）上下移动，相机支架（5）分别固定于左立杆（1‑1）的左上调节支架（1‑5）和右立杆（1‑2）的右上调节支架（1‑6）上，相机（11）固定于相机支架（5）上，镜头（10）固定于相机（11）上，左上调节支架（1‑5）、右上调节支架（1‑6）在左立杆（1‑1）和右立杆（1‑2）的上下滑动，带动相机（11）上下移动，计算机（14）用数据线（13）与数据线端口（12）相连；
检测流程包括（一）动态特征测量、（二）静态特征测量，
测量前准备
①将数据线端口（12）通过数据线（13）与计算机（14）相连接，②将标定板（7）放置在背景光源（8）上，打开背景光源（8）的开关，③将镜头（10）对准标定板（7），先后调节镜头（10）的曝光度和焦距，使标定板（7）在镜头中的成像达到最佳效果，④相机标定：相机标定分两种情况，第一种，改变了焦距，或者之前标定图像效果不好，可以重新采集图片，第二种情况，已经有标定图像，则不需要采集图片，第一步：打开相机标定软件,
第二步：打开相机（11），
第三步：保存采集图片，这里需要注意，标定板面积在整个测量面积的1/3至1/4之间，标定图像在15～25张之间，标定时标定板尽可能摆满到测量时的每个位置，黑白对比度在
100以上，
第四步：根据标定板（7）自身的特点设置生成文件参数，第一、第二参数表示标定板（7）上圆点个数，第三个参数为两个圆心之前的距离，第四个参数为圆点直径与圆心距离之比，设置完成后，点击生成标定文件，第五步：选择标定文件，
第六步：设置相机（11）参数，点击相机标定，
第七步：标定已完成，已经存在标定图像的直接进行第五至第七步，⑤打开计算机（14），
⑥系统校准：在每次改变测量距离后，都要进行系统校准，以确保测量平面与标定平面的平行，校准步骤如下：
第一步，进入系统校准界面，
第二步，打开相机（11），
第三步，加载已标定好的相机（11）内外参数，
第四步，将校准用的靶标放在相机（11）视场范围内，采集图片，第五步，点击校准按钮，观看结果，在调节方向信息栏中会显示应该调节哪个方向的标定板（7），
⑦系统误差信息栏中显示当前的系统误差，完成测量前准备；
（一）动态特征测量
①动态角度测量步骤
a、调整左立杆（1‑1）的左上调节支架（1‑5）和右立杆（1‑2）的右上调节支架（1‑6）使相机（11）上下移动，然后调整左下调节支架（1‑3），打开背景光源（8），利用标定板（7）对相机（11）进行标定，根据视场中的清晰度，若不清晰则需要调整右下调节支架（1‑4）和环形光源支架（3），打开环形光源（9）发挥照明作用，若视场清晰则不需要环形光源（9），将其移开相机（11）视角之外，b、相机标定完毕后，将被测物放置于底座（2）上、且相机（11）的镜头（10）平面前，使相机（11）光心与旋转平面垂直，c、在被测物上安置特征物，特征物的特征点要随着被测物的运动而运动，用相机（11）连续拍摄被测物，并通过数据线（13）传送给计算机（14），d、计算机（14）通过阙值寻找特征点，寻找边缘、拟合圆得到特征点圆中心坐标、拟合运动轨迹，得到被测物轨迹两端点，e、计算被测物旋转的圆心及半径，根据得到的被测物轨迹两端点，计算被测物体运动的角度；
②动态角速度测量步骤
a、在动态角度测量步骤a、步骤b、步骤c完成后，计算机（14）每30幅图片，保存一幅图片，同时保存当前时间，如此反复保存多幅图像与其当前时间，提取图像中特征点中心，通过相邻两幅图像的特征点以及动态角度拟合各圆形轨迹的圆心，计算相邻两幅图像的夹角，并通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，b、通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，同理测量多个相邻被测点的角速度，求取平均值，即为被测物的动态角速度；
③动态位移测量步骤
a、调整左立杆（1‑1）的左上调节支架（1‑5）和右立杆（1‑2）的右上调节支架（1‑6）使相机（11）上下移动，然后调整左下调节支架（1‑3），打开背景光源（8），利用标定板（7）对相机（11）进行标定，根据视场中的清晰度，若不清晰则需要调整右下调节支架（1‑4）和环形光源支架（3），打开环形光源（9）发挥照明作用，若视场清晰则不需要环形光源（9），将其移开相机（11）视角之外，b、相机标定完毕后，将被测物放置于底座（2）上、且相机（11）的镜头（10）平面前，使相机（11）光心与旋转平面垂直，c、在被测物上安置特征物，特征物的特征点要随着被测物的运动而运动，用相机（11）连续拍摄被测物，并通过数据线（13）传送给计算机（14），d、提取特征点中心，将特征点中心拟合直线，得到被测物移动的两个端点，计算得到被测物体运动的位移值；
④动态速度测量步骤
a、动态位移测量步骤a、步骤b、步骤c完成后，计算机（14）间隔一定数量的图片保存一幅图片，同时保存当前时间，如此反复保存多幅图像与其当前时间，提取图像中特征点中心，通过相邻两幅图像的特征点圆心距离，计算相邻两幅图像的位移，并通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像移动的速度，b、同理测量多个相邻被测点的速度，求取平均值，即为被测物的运动速度；
（二）静态特征测量
进行静态特征测量时，如果被测物是不透明的物体，将其放在背景光源（8）上，调节背景光源（8）使图片中被测物和背景分离，如果测量其他物体时，可以根据实际情况，配合使用环形光源（9），得到被测物清晰图像，测量角度、垂直度时，通过像素坐标系中被测物的特性，即可得到测量结果，测量精度保证在6’以内，测量长度、孔径、孔距、平行度、直线度测量时，要转换到实际的世界坐标系下，在进行测量前，要利用标定板（7）对相机（11）进行标定，如果测量物体高度变化时，要对相机（11）与被测物的距离进行调整，以保证测量界面与标定界面一致，除此以外，为保障测量精度，在每次测量前，都要进行系统误差的校正，即使在被测物距离与标定时距离有差别时，也能保证测量精度；
①长度测量步骤
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，求取两条直线之间的距离，即是两面所夹物体的长度；
②孔径测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合圆，转换到世界坐标系下，求出圆的半径，即是测量的孔径结果；
③孔距测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合圆，转换到世界坐标系下，求出圆的圆心位置，计算相邻两孔圆心距离，即是测量的孔距结果；
④平行度测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，以其中一条直线为基准，求出另一条直线上所有点到这条直线上的距离，计算最大距离与最小距离的差，即为所求平行度；
⑤直线度测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，计算直线上点到拟合的直线上的最大值与最小值之差，即为被测物的直线度；
⑥静态角度测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，求取两条边缘直线之间的夹角，即为静态角度测量值；
⑦静态垂直度测量
a、将被测物放置在背景光源（8）上，相机（11）拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，求取两条边缘直线之间的夹角，即为静态垂直度测量值，静态垂直度算法和静态角度算法一样。
2.如权利要求1所述的一种动静态视觉标检测系统，其特征在于：所述的相机（11）采用韩国Vieworks公司最新研发生产的VC‑25MX‑81D相机。
3.如权利要求1所述的一种动静态视觉检测系统，其特征在于：所述的镜头（10）采用SAMYANG森养光学35mmf/1.4FE广角定焦镜头或Samyang数码相机镜头F1.4/85mm，根据被测物的大小选用使用的镜头（10）。
4.如权利要求1所述的一种动静态视觉检测系统，其特征在于：所述的相机升降支架（1），当离开实验室到大型设备现场检测时，用相机三脚架替代相机升降支架（1），更加便于携带和现场调节。
5.如权利要求1所述的一种动静态视觉测量系统，其特征在于：所述的标定板（7）的规格有四种，分别为5mm、7.5mm、12.5mm、30mm，根据被测物的大小和被测物测量范围选用。 说明书 : 一种动静态视觉检测系统技术领域[0001] 本发明涉及一种长度计量系统，特别涉及一种动静态视觉检测系统。背景技术[0002] 目前，大多利用静态视觉测量综合性仪器来完成汽车零配件批量加工的尺寸检查和自动装配的完整性检查、电子装配线的元件自动定位、IC上的字符识别等任务。存在的问题是多以眼识别为主，测量精度极低，测量的覆盖面较小。现有视觉测量动态参数测量精度低，且只能完成单一参数动态测量，无法满足综合性能仪器的多参数的检测需求。[0003] 近几年计量检测领域中客户对仪器的动态检测要求越来越多，而利用我国现有的计量设备无法满足其检测要求，比如设备运动中的角度和位移，速度和加速度的检测都无法实现。现在，在全国范围内没有能进行动态测量的检测机构，即使有对动态参数测量的视觉测量设备，也都主要用于企业中产品的大批量快速检查。这类视觉测量系统仅适用于生产线对产品的优劣性的辨别，并不适用于计量检测机构对于长度、角度、距离等参数的精密测试，静态检测目前也停留在目测水平，测量精度极低，测量的覆盖面较小。发明内容[0004] 鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种动静态视觉检测系统，将视觉测量技术与传统计量检测技术相结合，满足计量设备在运动中的角度、位移、速度和加速度的检测要求，使其可以在动态测量中发挥作用，满足计量器具的检测和校准要求，同时，还可以通过实现动、静态测量一体化设计，用简单的模式切换完成静态参数的检测任务，具体技术方案如下：一种动静态视觉检测系统，包括检测设备及检测流程，检测设备包括计算机、数据线、数据线端口、相机、镜头、环形光源、背景光源、标定板、相机支架、环形光源支架、底座、相机升降支架，检测流程包括动态特征测量、静态特征测量，其特征在于：相机升降支架的左立杆和右立杆分别固定于底座上端面，背景光源固定于左立杆的左下调节支架上，标定板置于背景光源上端面、且相机的正下方，环形光源支架固定于右立杆的右下调节支架上，环形光源固定于环形光源支架上，左下调节支架、右下调节支架在左立杆和右立杆的上下滑动，分别带动背景光源、环形光源上下移动，相机支架分别固定于左光杆的左上调节支架和右光杆的右上调节支架上，相机固定于相机支架上，镜头固定于相机上，左上调节支架、右上调节支架在左立杆和右立杆的上下滑动，带动相机上下移动，计算机用数据线与数据线端口相连；[0005] 检测流程包括（一）动态特征测量、（二）静态特征测量，[0006] 测量前准备[0007] ①将数据线端口通过数据线13与电脑相连接，[0008] ②将标定板放置在光源背景上，打开背景光源的开关，[0009] ③将镜头对准标定板，先后调节镜头的曝光度和焦距，使标定板在镜头中的成像达到最佳效果，[0010] ④相机标定：相机标定分两种情况，第一种，改变了焦距，或者之前标定图像效果不好，可以重新采集图片，第二种情况，已经有标定图像，则不需要采集图片，[0011] 第一步：打开相机标定软件,第二步：打开相机，第三步：保存采集图片，这里需要注意，标定板标面积在整个测量面积的1/3至1/4之间，标定图像在15～25张之间，标定时标定板尽可能摆满到测量时的每个位置，黑白对比度一定在100以上，第四步：根据标定板，自身的特点设置生成文件参数，第一、第二参数表示标定板上圆点个数，第三个参数为两个圆心之前的距离，第四个参数为圆点直径与圆心距离之比，设置完成后，点击生成标定文件，如果已经有标定文件，这步可以省略，第五步：选择生成文件，就是选择刚刚生成的文件，第六步：设置相机参数，点击相机标定，第七步：标定已完成，第二种情况：已经存在标定图像，直接进行第五至七步即可，[0012] ⑤打开计算机14，[0013] ⑥系统校准：在每次改变测量距离后，都要进行系统校准，以确保测量平面与标定平面的平行，校准步骤如下：第一步，进入系统校准界面，第二步，打开相机，第三步，加载已标定好的相机内外参数，第四步，将校准用的靶标放在相机视场范围内，采集图片，第五步，点击校准按钮，观看结果，在调节方向信息栏中会显示应该调节哪个方向的标定板（7），⑦系统误差信息栏中显示当前的系统误差，完成测量前准备；[0014] （一）动态特征测量[0015] ①动态角度测量步骤，[0016] a、调整左光杆的左上调节支架和右光杆的右上调节支架使相机上下移动，然后调整左下调节支架，打开背景光源，利用标定板对相机进行标定，根据视场中的清晰度，若不清晰则需要调整右下调节支架和环形光源支架打开环形光源发挥照明作用，若视场清晰则不需要环形光源，将其移开相机视角之外，b、相机标定完毕后，将被测物放置于底座上、且相机的镜头平面前，使相机光心与旋转平面垂直，c、在被测物上安置特征物，特征物的特征点要随着被测物的运动而运动，用相机连续拍摄被测物，并通过数据线传送给计算机，d、计算机通过阙值寻找特征点，寻找边缘、拟合圆得到特征点圆中心坐标、拟合运动轨迹，得到被测物轨迹两端点，e、计算被测物旋转的圆心及半径，根据得到的被测物轨迹两端点，计算被测物体运动的角度；[0017] ②动态角速度测量步骤，a、在动态角度测量步骤a、步骤b、步骤c完成后，计算机每30幅图片，保存一幅图片，同时保存当前时间，如此反复保存多幅图像与其当时时间，提取图像中特征点中心，通过相邻两幅图像的特征点以及动态角度拟合各圆形轨迹的圆心，计算相邻两幅图像的夹角，并通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，b、通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，同理测量多个相邻被测点的角速度，求取平均值，即为被测物的动态角速度；[0018] ③动态位移测量步骤，a、调整左光杆的左上调节支架和右光杆的右上调节支架使相机上下移动，然后调整左下调节支架，打开背景光源，利用标定板对相机进行标定，[0019] 根据视场中的清晰度，若不清晰则需要调整右下调节支架和环形光源支架打开环形光源发挥照明作用，若视场清晰则不需要环形光源，将其移开相机视角之外，b、相机标定完毕后，将被测物放置于底座上、且相机的镜头平面前，使相机光心与旋转平面垂直，c、在被测物上安置特征物，特征物的特征点要随着被测物的运动而运动，用相机连续拍摄被测物，并通过数据线传送给计算机，d、提取特征点中心，将特征点中心拟合直线，得到被测物移动的两个端点，计算得到被测物体运动的位移值；[0020] ④动态速度测量步骤，a、动态位移测量步骤a、步骤b、步骤c完成后，计算机间隔一定数量的图片保存一幅图片，同时保存当前时间，如此反复保存多幅图像与其当时时间，提取图像中特征点中心，通过相邻两幅图像的特征点圆心距离，计算相邻两幅图像的位移，并通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像移动的速度，b、同理测量多个相邻被测点的速度，求取平均值，即为被测物的运动速度；[0021] （二）静态特征测量[0022] 进行静态特征测量时，如果被测物是金属等不透明的物体，将其放在背景光源上，调节背景光源使图片中被测物和背景分离，如果测量其他物体时，根据实际情况，配合使用环形光源，得到被测物清晰图像，测量角度、垂直度时，通过像素坐标系中被测物的特性，即可得到测量结果，测量精度保证在6’以内，测量长度、孔径、孔距、平行度、直线度测量时，要转换到实际的世界坐标系下，在进行测量前，要利用标定板对相机进行标定，如果测量物体高度变化时，要对相机与被测物的距离进行调整，以保证测量界面与标定界面一致，除此以外，为保障测量精度，在每次测量前，都要进行系统误差的校正，即使在被测物距离与标定时距离有差别时，也能保证测量精度；[0023] ①长度测量步骤，a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机用阈值将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，求取两条直线之间的距离，即是两面所夹物体的长度；[0024] ②孔径测量[0025] a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，[0026] b、计算机用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合圆，转换到世界坐标系下，求出圆的半径，即是测量的孔径结果；[0027] ③孔距测量a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合圆，转换到世界坐标系下，求出圆的圆心位置，计算相邻两孔圆心距离，即是测量的孔距结果；[0028] ④平行度测量，a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，以其中一条直线为基准，求出另一条直线上所有点到这条直线上的距离，计算最大距离与最小距离的差，即为所求平行度；[0029] ⑤直线度测量，a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，转换到世界坐标系下，计算直线上点到拟合的直线上的最大值与最小值之差，即为被测物的直线度；[0030] ⑥静态角度测量，a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，求取两条之间的夹角，即为静态角度测量值；[0031] ⑦静态垂直度测量，a、将被测物放置在背景光源上，相机拍摄图像，背景为白色，被测物因为不透明呈黑色，b、计算机（14）用阈值方法将被测物与背景分离，求取被测物的亚像素级边缘，然后拟合边缘直线，求取两条之间的夹角，即为静态垂直度测量值，静态垂直度算法和静态角度算法一样。[0032] 所述的相机采用韩国Vieworks公司最新研发生产的VC‑25MX‑81D相机。[0033] 所述的镜头采用SAMYANG森养光学35mmf/1.4FE广角定焦镜头或Samyang数码相机镜头F1.4/85mm，根据被测物的大小选用使用的镜头。[0034] 所述的相机升降支架，当离开实验室到大型设备现场检测时，用相机三脚架替代相机升降支架，更加便于携带和现场调节。[0035] 所述的标定板的规格有四种，分别为5mm、7.5mm、12.5mm、30mm，根据被测物的大小和被测物测量范围选用。[0036] 本发明的技术效果是，将视觉测量技术应用于计量检测领域，将视觉测量技术与传统计量检测技术相结合，满足了客户对于综合性仪器的检测需求。该系统不但能完成动态位移和角度的检测，同时还能完成静态参数中直线度、角度、长度尺寸、平行度等多项检测任务，从而实现一机多用以满足动静态参数的检测需求，还可以作为标准器对计量器具进行检测校准。附图说明[0037] 图1是本发明的检测设备结构示意图；[0038] 图2是本发明的动态角度测量原理图；[0039] 图3是本发明的动态角度测量流程图；[0040] 图4是本发明的动态角速度测量流程图；[0041] 图5是本发明的动态位移测量流程图；[0042] 图6是本发明的动态速度测量流程图；[0043] 图7是本发明的静态长度测量流程图；[0044] 图8是本发明的静态孔径测量流程图；[0045] 图9是本发明的静态孔距测量流程图；[0046] 图10是本发明的静态平行度测量流程图；[0047] 图11是本发明的静态直线度测量流程图；[0048] 图12是本发明的静态角度、垂直度测量流程图。具体实施方式[0049] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。[0050] 如图1所示，一种动静态视觉检测系统的测量设备包括计算机14、数据线13、数据线端口12、相机11、镜头10、环形光源9、背景光源8、标定板7、相机支架5、环形光源支架3、底座2、相机升降支架1，相机升降支架1的左立杆1‑1和右立杆1‑2分别固定于底座2上端面，背景光源8固定于左立杆1‑1的左下调节支架1‑3上，通过调节锁紧螺钉，使其沿相机升降支架1上的左立杆1‑1上下调节，待达到适合位置进行锁紧,标定板7置于背景光源8上端面、且相机11的正下方，环形光源9固定于环形光源支架3上，环形光源支架3固定于右立杆1‑2的右下调节支架1‑4上，通过调节锁紧螺钉，使其沿相机升降支架1上的光杆1‑2上能够上下调节，待达到适合位置进行锁紧分别带动背景光源8、环形光源9上下移动，相机支架5分别固定于左光杆1‑1的左上调节支架1‑5和右光杆1‑2的右上调节支架1‑6上，将相机11置于相机支架5上，通过相机支架5上的锁紧调节装置将相机11固定在相机支架5上，通过锁紧装置调整使其能沿相机升降支架1上的左立杆1‑1和右立杆1‑2上下调节，待达到适合位置进行锁紧；镜头10固定于相机11上，左上调节支架1‑5、右上调节支架1‑6在左立杆1‑1和右立杆1‑2的上下滑动，带动相机11上下移动，计算机14用数据线13与数据线端口12相连。[0051] 测量流程包括（一）动态特征测量，（二）静态特征测量，[0052] 测量前准备[0053] ①将数据线端口12通过数据线13与计算机14相连接，进行数据传输，[0054] ②将标定板7放置在背景光源8上，打开光源背景8的开关，[0055] ③将镜头10对准标定板7，先后调节镜头10的曝光度和焦距，使标定板7在镜头中的成像达到最佳效果，[0056] ④打开计算机14，[0057] ⑤相机11标定：相机11标定分两种情况，第一种，改变了焦距，或者之前标定图像效果不好，可以重新采集图片，第二种，有标定图像，则不需要采集图片；[0058] 第一步：打开相机标定软件，[0059] 第二步：打开相机11,[0060] 第三步：保存采集图片，标定板7面积为整个测量面积的1/4，标定时，标定板7尽可能摆满到测量时的每个位置，标定图像20张，黑白对比度在150，[0061] 第四步：根据标定板7，自身的特点设置生成文件参数，其中，第一、第二参数表示标定板7上圆点个数，第三个参数为两个圆心之前的距离，第四个参数为圆点直径与圆心距离之比，设置完成后，点击生成标定文件；如果已经有标定文件，这步省略，直接选择已有标定文件，[0062] 第五步：设置相机11参数，点击相机标定，查看结果，参与标定图像在左下角框图中显示，[0063] 第六步：出现“标定已完成，请关闭相机”提示后，表明标定过程完成，关闭相机11，[0064] 第七步：退出整个程序，[0065] 第二种情况：已经存在标定图像，直接进行第五至七步即可，[0066] ⑥系统校准：在每次改变测量距离后，都要进行系统校准，以确保测量平面与标定平面的平行，本系统以点间距为7.5mm的标定板7作为校准器件，校准步骤如下：[0067] 第一步，进入系统校准界面，[0068] 第二步，打开相机11，[0069] 第三步，加载已标定好的相机内外参数，[0070] 第四步，将校准用的靶标放在相机11视场范围内，采集图片，[0071] 第五步，点击校准按钮，观看结果，在调节方向信息栏中会显示应该调节哪个方向的标定板7，系统误差信息栏中显示当前的系统误差，[0072] 第六步，系统校准完成后，关闭相机11，[0073] ⑦将标定板7取下，把待测量的标准件放置在背景光源8上，准备开始检测。[0074] 实施例一[0075] 对天津理工学院电子信息工程系相关计量器具进行静态特征检测。[0076] 静态角度测量:[0077] 将被测件27°角度块放置在视场范围内，[0078] 第一步，进入静态角度测量界面,[0079] 第二步，选用SAMYANG森养光学35mmf/1.4FE广角定焦镜头，打开相机11，[0080] 第三步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0081] 第四步，点击“静态角度测量”按钮，显示测量结果、且打印单项测量结果报告，[0082] 第五步，点击“保存数据”按钮，数据会保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看测量结果，如果不需要保存当前测量数据，跳过此步骤，[0083] 第六步，关闭相机11，[0084] 第七步，点击“退出”按钮，退出测量；[0085] 静态孔径测量：[0086] 将被测件3mm标准线纹尺放置在视场范围内，[0087] 第一步，根据被测件的高度，相应调节被测物与镜头的距离，确保被测物件在景深范围内，第二步，方式进入孔径测量界面,[0088] 第三步，打开相机11，[0089] 第四步，加载已标定好的相机11内外参数，[0090] 第五步，将标准件—标准线纹尺放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0091] 第五步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0092] 第六步，点击“孔径测量”按钮，显示测量结果、且打印单项测量结果报告，[0093] 第七步，点击“保存数据”按钮，数据保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看测量结果，如果不需要保存当前测量数据，可跳过此步骤，[0094] 第八步，关闭相机11，[0095] 第九步，点击“退出”按钮，退出测量；[0096] 静态孔距测量：[0097] 将标准线纹尺放置在视场范围内，其标准孔距为77mm，[0098] 第一步，根据被测件的高度，相应调节被测物与镜头的距离，确保被测物件在景深范围内，[0099] 进入孔距测量界面，[0100] 第二步，打开相机11,[0101] 第三步，加载已标定好的相机内外参数，[0102] 第四步，将标准件—标准线纹尺放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0103] 第五步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0104] 第六步，点击“孔距测量”按钮，会显示测量结果、打印单项测量结果报告，孔距表示两个孔之间的间距，总距为视场范围内所有点之间的总距离，[0105] 第七步，点击“保存数据”按钮，数据会保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看测量结果，如果不需要保存当前测量数据，跳过此步骤，[0106] 第八步，关闭相机11,[0107] 第九步，点击“退出”按钮，退出测量；[0108] 静态平行度检测：[0109] 将量块放置在视场范围内，[0110] 第一步，进入平行度测量界面，[0111] 第二步，打开相机11，[0112] 第三步，加载已标定好的相机11内外参数，[0113] 第四步，将标准件——量块放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0114] 第五步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0115] 第六步，点击“平行度测量”按钮，会显示测量结果、打印单项测量结果报告,[0116] 第七步，点击“保存数据”按钮，数据会保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看测量结果，如果不需要保存当前测量数据，跳过此步骤，[0117] 第八步，关闭相机11，[0118] 第九步，点击“退出”按钮，退出测量；[0119] 静态的直线度测量：[0120] 将标准件刀口尺放置在视场范围内，具体测量步骤如下：[0121] 第一步，进入直线度测量界面,[0122] 第二步，打开相机11，[0123] 第三步，加载已标定好的相机11内外参数[0124] 第四步，将标准件——刀口尺放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0125] 第五步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0126] 第六步，点击“直线度测量”按钮，会显示测量结果、且打印单项测量结果报告，[0127] 第七步，点击“保存数据”按钮，数据会保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看测量结果，如果不需要保存当前测量数据，跳过此步骤，[0128] 第八步，关闭相机11,[0129] 第九步，点击“退出”按钮，退出测量；[0130] 静态的长度测量：[0131] 将量块放置在视场范围内，[0132] 第一步，进入长度测量界面，[0133] 第二步，打开相机11,[0134] 第三步，加载已标定好的相机11内外参数，[0135] 第四步，将标准件——量块放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0136] 第五步，点击“采集图片”，获得被测件的测量图片，[0137] 第六步，点击“长度测量”按钮，会显示测量结果、打印单项测量结果报告,[0138] 第七步，点击“保存数据”按钮，数据会保存在一个word文档中，文档以时间命名，方便随时查看总测量结果（见表1），如果不需要保存当前测量数据，跳过此步骤，[0139] 第八步，关闭相机11，[0140] 第九步，点击“退出”按钮，退出测量。[0141] 实施例二[0142] 对天津某某公司相关计量器具进行动态特征检测。[0143] 测量前准备同静态测量前准备，不赘述，[0144] 动态角度检测：[0145] 第一步，进入动态角度测量界面，[0146] 第二步，打开相机11，[0147] 第三步，设置采集时间，[0148] 第四步、点击“采集图片”，上边的编辑框会显示采集图像个数，最后采集完成后显示“采集完成”，[0149] 第五步，点击“动态角度测量”，在下面编辑框中，显示测量结果、打印单项测量结果报告，[0150] 第六步，点击“保存数据”按钮，测量结果保存；[0151] 动态角速度测量：[0152] 第一步，在动态角度测量步骤第一步、第二步、第三步完成后，计算机14每30图片，保存一幅图片，同时保存当前时间，如此反复保存多幅图像及当时时间，提取图像中特征点中心，通过相邻两幅图像的特征点以及动态角度拟合各圆形轨迹的圆心，计算相邻两幅图像的夹角，并通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，[0153] 第二步，通过两幅图像的时间间隔，计算出被测物在相邻两幅图像转过的角速度，同理测量多个相邻被测点的角速度，求取平均值，即为被测物的动态角速度，打印单项测量结果报告，[0154] 第三步，点击“保存数据”按钮，测量结果保存；[0155] 动态位移检测：[0156] 第一步，进入行程测量界面，[0157] 第二步，打开相机11，[0158] 第三步，选择相机11内外参数，分别点击“选择内参数”和“选择外参数”，选择之前相机11标定生成的内外参数文件，[0159] 第四步，将标准件——标定板7放好，输入校正长度，点击“校正”按钮，进行校正，[0160] 动态位移用标定板7或量块作为标准件，[0161] 第五步，点击“采集图片”，下边的编辑框会显示采集图像个数，最后采集完成后显示“采集完成”，[0162] 第六步，开始进行测量，点击“行程测量”，显示测量结果、打印单项测量结果报告，[0163] 第七步，点击“保存结果”，保存测量结果，[0164] 第八步，点击打印“保存结果”，文档以时间命名，方便随时查看测量结果（见表2），[0165] 第九步，待完成全部测量参数的检测后，关闭相机11、全部的电源。[0166] ;[0167]

专利地区：天津

专利申请日期：2021-10-21

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN113888651B