專利名稱：單點對焦影像量測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種影像量測系統及方法，尤其是一種單點對焦影像量測系統及方法。
背景技術：
影像量測是目前精密量測領域中最廣泛使用的量測方法，該方法不僅精度高，而且量測 速度快。影像量測主要用于零件或者部件的尺寸物差和形位誤差的測量，對保證產品質量起 著重要的作用。
傳統的影像量測方法是采用工業光學鏡頭搭配高分辨率的電荷耦合裝置(Charged Coupled Device, CCD)，透過影像擷取卡取得待測物體或者部件的影像，該量測方法對物 體或者部件的很多精密量測都達到了很高的精度。
但是在以前的圖像處理中，對CCD影像進行處理時，在CCD影像上進行取點測量時，焦點 的確定需要花費較長時間，精度也不高，并且影像對焦時，需要選擇一定面積的影像進行清 楚度的分析，不能精確的反應用戶指定一個點(非常小的影像面積)的焦點位置，同時影像 對焦時受光照等的影響，重復精度很難保證，這直接影響影像量測的精度。
發明內容
鑒于以上內容，有必要提出一種單點對焦影像量測系統，其可以對影像上的離散點進行 快速量測對焦。
鑒于以上內容，還有必要提出一種單點對焦影像量測方法，其可以對影像上的離散點進 行快速量測對焦。
一種單點對焦影像量測系統，該系統包括計算機及影像量測機臺。所述影像量測機臺通 過安裝的電荷耦合裝置及鏡頭，獲取待測物體的影像，并將該影像傳送至計算機的影像擷取 卡中。該系統還包括鐳射控制器，該鐳射控制器與計算機相連接；鐳射頭，所述鐳射頭安 裝于影像量測機臺并與所述鐳射控制器相連接；所述計算機包括選擇模塊，用于在所述待 測物體的影像上選擇量測點；控制模塊，用于根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值發 送命令給所述的鐳射控制器，使鐳射控制器控制鐳射頭在待測物體上尋找該量測點，并從所 述鐳射控制器中獲取待測物體上該量測點到鐳射頭的垂直距離h;計算模塊，用于根據上述 獲取的垂直距離h及獲取到該垂直距離h時鐳射頭所在位置的Z軸坐標值，計算出該量測點的 Z軸坐標值，進而得到該量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值；及對焦模塊，用于根據上述量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值，控制影像量測機臺移動，使所述的鏡頭對量測點對焦。
一種單點對焦影像量測方法，該方法包括如下步驟(a)在待測物體的影像上選擇量 測點；(b)根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值控制與影像量測機臺相連的鐳射控 制器，使該鐳射控制器控制影像量測機臺上的鐳射頭在待測物體上尋找上述所選擇的量測點 ，并從所述鐳射控制器中獲取待測物體上該量測點到鐳射頭的垂直距離h; (c)根據上述獲 取的垂直距離h及獲取到所述垂直距離h時鐳射頭所在位置的Z軸坐標值，計算出所選擇的量 測點的Z軸坐標值，進而得到所選擇的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值；及(d)根據上述計 算出來的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值，控制影像量測機臺移動，使影像量測機臺上的鏡 頭對量測點對焦。
利用本發明所提供的單點對焦影像量測系統及方法，在影像量測機臺上安裝了一個鐳射 頭，通過計算機及鐳射控制器的控制，對待測物體進行量測，可以快速的對多個離散點對焦 ，并且不受光照等其他因素的影像，對焦精度高。
圖l是本發明單點對焦影像量測系統較佳實施例的硬體架構圖。 圖2是圖1中單點對焦影像量測程序的功能模塊圖。 圖3是本發明單點對焦影像量測方法較佳實施例的實施流程圖。
具體實施例方式
參閱圖1所示，是本發明單點對焦影像量測系統較佳實施例的硬體架構圖。該單點對焦 影像量測系統主要包括計算機l、放置待測物體7的影像量測機臺2及一個鐳射控制器3。其中 ，所述影像量測機臺2 Z軸方向的可移動軸(圖中未示出)上安裝有用于采集連續影像的電 荷耦合裝置(Charged Coupled Device, CCD) 4。所述電荷耦合裝置4搭配一個鏡頭5，所述 電荷耦合裝置4搭配該鏡頭5可以獲得待測物體7的影像。所述影像量測機臺2 Z軸方向的可移 動軸上還安裝一個鐳射頭6，該鐳射頭6與所述的鐳射控制器3相連接，用于通過鐳射控制器 3的控制，對待測物體7發出鐳射光進行掃描，在待測物體7上尋找量測點，并通過接收返回 的鐳射光計算待測物體7上所掃描的量測點到該鐳射頭6的垂直距離h，并將該垂直距離h傳送 給鐳射控制器3。
所述計算機1裝有影像擷取卡10及單點對焦影像量測程序11 。其中電荷耦合裝置4通過一 條影像數據線與所述影像擷取卡10相連，將從影像量測機臺2獲取的待測物體7的影像傳送到 所述影像擷取卡10上，并顯示于計算機l的顯示屏幕(圖中未示出)上。
所述單點對焦影像量測程序11連接上述鐳射控制器3，用于從上述待測物體7的影像上選200710201698.3
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擇量測點，并根據上述選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值控制影像量測機臺2 Z軸方向的可移 動軸移動，并發送命令給所述鐳射控制器3，使鐳射控制器3控制鐳射頭6在待測物體7上尋找 上述選擇的量測點。因為待測物體7的影像是一個平面圖，而待測物體7是三維立體的，所以 ，在該待測物體7影像上所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值為精確值，而Z軸坐標值不一定精 確，因此，本發明的目的在于根據所選擇的量測點的精確的X軸、Y軸坐標值在待測物體7上 找到該量測點，從而計算出該量測點的精確的Z軸坐標值。
圖2所示，是圖l中單點對焦影像量測程序ll的功能模塊圖。本發明所稱的各模塊是所述 單點對焦影像量測程序ll中完成特定功能的各個程序段，比程序本身更適合于描述軟件在計 算機中的執行過程，因此本發明對軟件的描述都以模塊描述。
所述單點對焦影像量測程序ll主要包括選擇模塊110、控制模塊lll、判斷模塊112、 計算模塊113、輸出模塊114及對焦模塊115。
所述選擇模塊l 10用于在所述待測物體7的影像上選擇量測點。所述選擇的量測點可以是 單個點，也可以是多個離散的點。
所述控制模塊111用于根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值控制影像量測機臺2 Z軸方向的可移動軸移動，并發送命令給所述的鐳射控制器3，使鐳射控制器3控制鐳射頭6在 待測物體7上尋找該量測點，并從所述鐳射控制器3中接收鐳射頭6獲取的該量測點到該鐳射 頭6的垂直距離h。
所述判斷模塊112用于判斷上述取得的量測點是否有效。例如，若用戶設定在一個手機 殼影像上的一個數字鍵上選擇的量測點為有效點，則當選擇模塊110選擇的量測點超出了該 設定的范圍時，判斷模塊112判斷該選擇的量測點無效。
所述計算模塊113用于根據上述獲取的垂直距離h及鐳射頭6獲取到該垂直距離h時所在位 置的Z軸坐標值，計算出該量測點的Z軸坐標值，進而得到該量測點的X、 Y及Z軸的精確坐標 值。
進一步的，所述的判斷模塊112還用于判斷是否還有選擇的量測點沒有在待測物體7上尋 找。若選擇模塊110在待測物體7的影像上只選擇一個量測點，則判斷模塊112判斷所有的量 測點都已經尋找完畢。若選擇模塊110在待測物體7的影像上選擇多個離散的量測點，則判斷 模塊112可能判斷還有量測點沒有被尋找，則所述鐳射頭6尋找下一個量測點在待測物體7上 的具體位置。
所述的輸出模塊114用于在計算機1的顯示屏幕上輸出量測結果，即輸出所有量測點的坐 標值以及當量測點無效時輸出的錯誤信息。 所述的對焦模塊115用于根據上述計算出來的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值，控制影像 量測機臺2 Z軸方向的可移動軸移動，使鏡頭5對該量測點對焦。其中，若選擇模塊110只選 擇一個量測點，則該對焦模塊115自動控制鏡頭5對該量測點對焦；若選擇模塊110選擇多個 離散的量測點，則該對焦模塊115可以控制鏡頭5對最后一個量測點對焦。該對焦模塊115也 可以根據用戶的指定控制鏡頭5對其他的量測點對焦。
參閱圖3所示，是本發明單點對焦影像量測方法較佳實施例的實施流程圖。
步驟S100，選擇模塊110在影像量測機臺2傳送過來的待測物體7的影像上選擇量測點。 所選擇的量測點可以為單個點，也可以為多個離散的點。
步驟SIOI，控制模塊111根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值控制影像量測機臺2 Z軸方向的可移動軸移動，并發送命令給所述的鐳射控制器3，使鐳射控制器3控制鐳射頭6在 待測物體7上尋找該量測點，并從所述鐳射控制器3中接收鐳射頭6獲取的該量測點到鐳射頭 6的垂直距離h。
步驟S102，判斷模塊112判斷上述取得的量測點是否有效。
若選擇的量測點無效，則流程直接轉到步驟S 104。
若選擇的量測點有效，則步驟S103，計算模塊113根據上述獲取的垂直距離h及鐳射頭6 獲取到該垂直距離h時所在位置的Z軸坐標值，計算出該量測點的Z軸坐標值，進而得到該量 測點的X、 Y及Z軸的精確坐標值。
步驟S104，判斷模塊112判斷是否還有選擇的量測點沒有在待測物體7上尋找。 若還有量測點沒有被尋找，則流程返回步驟SIOI，鐳射頭6在待測物體7上尋找下一個量 測點。
若所有的量測點都已經尋找完畢，則步驟S105，輸出模塊114在計算機1的顯示屏幕上輸 出量測結果，即輸出所有量測點的坐標值以及當量測點無效時輸出的錯誤信息。
步驟S106，判斷模塊112判斷在待測物體7上是否找到量測點，即判斷是否存在有效的量 測點。若所有量測點都沒有效，則結束流程。
若存在有效的量測點，則步驟S107，對焦模塊115根據上述計算出來的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值，控制影像量測機臺2Z軸方向的可移動軸移動，使鏡頭5對該量測點對焦。其 中，若存在一個有效的量測點，則該對焦模塊115自動控制鏡頭5對該量測點對焦；若存在多 個有效的離散量測點，則該對焦模塊115可以控制鏡頭5對最后一個量測點對焦。該對焦模塊 115也可以根據用戶的指定控制鏡頭5對其他的量測點對焦。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照以上
較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
權利要求
權利要求1一種單點對焦影像量測系統，該系統包括計算機及影像量測機臺，所述影像量測機臺安裝有電荷耦合裝置及鏡頭，所述計算機包括影像擷取卡，所述影像量測機臺通過電荷耦合裝置及鏡頭獲取待測物體的影像，并將該影像傳送至影像擷取卡中，其特征在于，該系統還包括鐳射控制器，該鐳射控制器與計算機相連接；鐳射頭，所述鐳射頭安裝于影像量測機臺并與所述鐳射控制器相連接；所述計算機包括選擇模塊，用于在所述待測物體的影像上選擇量測點；控制模塊，用于根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值發送命令給所述的鐳射控制器，使鐳射控制器控制鐳射頭在待測物體上尋找該量測點，并從所述鐳射控制器中獲取待測物體上該量測點到鐳射頭的垂直距離h；計算模塊，用于根據上述獲取的垂直距離h及獲取到該垂直距離h時鐳射頭所在位置的Z軸坐標值，計算出該量測點的Z軸坐標值，進而得到該量測點的精確X、Y、Z軸坐標值；及對焦模塊，用于根據上述量測點的精確X、Y、Z軸坐標值，控制影像量測機臺移動，使所述的鏡頭對量測點對焦。
2.如權利要求l所述的單點對焦影像量測系統，其特征在于，所選擇 的量測點為一個點或者多個離散的點。
3.如權利要求2所述的單點對焦影像量測系統，其特征在于，所述計 算機還包括判斷模塊，用于判斷選擇模塊所選擇的量測點是否有效，若所選擇的量測點無效，則 結束流程，及在量測點為多個離散的點時判斷所選擇的所有的量測點是否全部在待測物體上 尋找完畢，若還有量測點沒有尋找，則控制模塊發送命令給鐳射控制器，使鐳射控制器控制 鐳射頭在待測物體上尋找下一個量測點。
4.如權利要求l所述的單點對焦影像量測系統，其特征在于，所述的 計算機還包括輸出模塊，用于輸出計算出來的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值。
5. 一種單點對焦影像量測方法，其特征在于，該方法包括步驟(a) 在待測物體的影像上選擇量測點；(b) 根據上述所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值控制與影像量測機臺相連的鐳射控制 器，使該鐳射控制器控制影像量測機臺上的鐳射頭在待測物體上尋找上述所選擇的量測點，并從所述鐳射控制器中獲取待測物體上該量測點到鐳射頭的垂直距離h;(c) 根據上述獲取的垂直距離h及獲取到所述垂直距離h時鐳射頭所在位置的Z軸坐標 值，計算出所選擇的量測點的Z軸坐標值，進而得到所選擇的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值 ;及(d) 根據上述計算出來的量測點的精確X、 Y、 Z軸坐標值，控制影像量測機臺移動， 使影像量測機臺上的鏡頭對量測點對焦。
6.如權利要求5所述的單點對焦影像量測方法，其特征在于，在步驟 (C)之前還包括判斷所選擇的量測點是否有效；及 若選擇的量測點無效，則結束流程。
7.如權利要求5所述的單點對焦影像量測方法，其特征在于，所選擇 的量測點為一個點或者多個離散的點。
8.如權利要求7所述的單點對焦影像量測方法，其特征在于，若選擇 的量測點為多個離散的點時，則在步驟(d)之前還包括 判斷是否還有選擇的量測點沒有在待測物體上尋找；及 若還有量測點沒有尋找，則返回步驟(b)。
全文摘要
本發明提供一種單點對焦影像量測方法，該方法包括步驟(a)在待測物體的影像上選擇量測點；(b)控制影像量測機臺移動，并發送命令給鐳射控制器，使鐳射控制器控制鐳射頭根據所選擇的量測點的X軸、Y軸坐標值，在待測物體上尋找該量測點，并從所述鐳射控制器中接收鐳射頭獲取的該量測點到鐳射頭的距離h；(c)根據距離h及鐳射頭獲取到該距離h時所在位置的坐標值，計算出該量測點的精確坐標值；及(d)根據量測點的精確的坐標值，控制影像量測機臺上的Z軸移動，使影像量測機臺上的鏡頭對該量測點對焦。本發明還提供一種單點對焦影像量測系統。本發明利用鐳射頭對待測物體進行掃描，尋找對焦點，速度快且精度高。
文檔編號G01B11/02GK101387492SQ200710201698
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月14日 優先權日2007年9月14日
發明者張旨光, 理 蔣 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司