專利名稱：基于激光組合模塊圖的光學檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種基于激光組合模塊圖的光學檢測系統及其檢測方法。
背景技術：
采用成型工藝生產的零件，如塑料零件、金屬鈑金零件的尺寸精度檢測需 合適的檢測系統對其進行檢測，特別是對于中、大型零件，檢測系統是重要的 裝置。現有的檢測系統通常由較復雜的光學系統和機構組件構成，不足的地方 是通用性不強、制造費用高、占空間較大。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于激光組合模塊圖的光學檢測系統及其檢測方 法，所述的基于激光組合模塊圖的光學檢測系統包括激光組合模塊圖發生器 1、可調支撐座2、數碼攝像機3、標定編碼點7、標定板ll、檢測控制計算機
系統5、檢測平臺6、被測工件4;被測工件4安裝在檢測平臺6上，激光組合 模塊圖發生器1和數碼攝像機3安裝在可調支撐座2上組成檢測單元，激光組
合模塊圖發生器1和數碼攝像機3通過電纜分別與檢測控制計算機系統5連接;
標定板11上最少貼有四個標定編碼點7，標定板11放置在檢測平臺6上對檢 測單元在檢測平臺6上的位置進行標定。
上述激光組合模塊圖發生器1、數碼攝像機3和可調支撐座2組成檢測單元， 對一被測工件，根據檢測范圍的需要，安裝若干個檢測單元。
上述可調支撐座2包括底座，豎桿和橫桿；豎桿安裝在底座上，豎桿與橫桿 之間由高度調節裝置9連接，豎桿與橫桿相互在一定的角度內轉動調節位置。上述數碼攝像機3與可調支撐座2的橫桿之間安裝有角度調節裝置10。 上述激光組合模塊圖發生器1與可調支撐座2的橫桿之間安裝有位置調節裝 置8。
檢測單元通過貼有編碼點的標定板ll(最少貼四個以上編碼點)，將激光組 合模塊圖發生器發出的圖案的投影到標定板上，標定數碼攝像機與激光組合模 塊圖案的相互位置。固定數碼攝像機在檢測平臺6上合適的位置，通過對標定 編碼點7進行拍攝，與標準影像比較或通過已標定編碼點位置的信息，對檢測 單元的在檢測平臺上位置進行標定。
所述的使用基于激光組合模塊圖的光學檢測系統的檢測方法，包括以下步
驟
1) 通過檢測平臺對被測工件進行定位支撐；根據被測工件的形狀特點，選 擇合理的定位支撐點，檢測平臺上布置若干檢測單元，檢測單元個數根據被測 工件表面尺寸形狀選定；
2) 檢測單元的標定首先，對每個檢測單元，采用一個最少貼有四個標定 編碼點的標定板，將激光組合模塊圖發生器發出的圖案的投影到標定板上，數 碼攝像機對標定板上的激光圖像進行拍攝，通過計算激光圖像與編碼點的位置 關系，得到激光組合模塊圖中各圖案相對于攝像機的方位關系信息，確定數碼攝 像機與激光組合模塊圖案的相互位置；
然后，固定數碼攝像機合適的位置，將檢測平臺上的編碼標記點進行拍攝， 與標準影像比較或通過已標定編碼點位置的信息，對檢測單元的在檢測平臺上 位置進行標定，得到數碼攝像機在檢測平臺坐標系下的位置、方向描述，完成 對檢測單元的標定；
3) 檢測單元的標定步驟完成后，開始被測工件的檢測；檢測單元中激光組 合模塊圖發生器發出點陣激光或線列激光，分別投影在被測工件表面指定位置， 數碼攝像機將激光的影像拍攝后記錄在檢測控制計算機系統里；被測工件表面的不同形狀和位置，得到的影像不同；根據激光影像圖像，運用圖像處理與三 角法進行計算，得到被測工件表面三維幾何的檢測信息；安裝多個檢測單元能 夠檢測被測工件全部表面的三維幾何信息；
4)每個檢測單元得到該數碼攝像機拍攝場景內被測工件局部表面三維幾何 信息；將多個檢測單元檢測的三維幾何信息合成便得到被測工件整體三維幾何 信息。
激光組合模塊圖發生器1、數碼攝像機3和可調支撐座2組成檢測單元有 若干尺寸規格。本發明可用于零件的靜態和動態檢測。本發明結構簡單，零件 少，制造方便，組合性強，用于中、大型成型零件的檢測，同時還可以在其他 物體外型的檢測上應用。
圖1本發明的基于激光組合模塊圖的光學檢測系統立體圖。 圖2本發明的檢測單元立體圖。 圖3本發明的檢測單元側視圖。
圖4本發明的基于激光組合模塊圖的光學檢測系統俯視圖。 圖5本發明的基于激光組合模塊圖的光學檢測系統正視圖。
圖6本發明的標定板正視圖。
圖中1.激光組合模塊圖發生器2.可調支撐座3.數碼攝像機4.被測 工件5.檢測控制計算機系統6.檢測平臺7.標定編碼點8.位置調節 裝置9.高度調節裝置 10.角度調節裝置 11.標定板.
具體實施例方式
附圖1描述了本發明——基于激光組合模塊圖的光學檢測系統的一個實施實例。
轎車后倉板件是一注塑成型件，成型表面較大，對成型精度進行檢測，需采 用合理的檢測方法。如圖，采用基于激光組合模塊圖的光學檢測系統進行檢測， 在檢測平臺上安裝四個檢測單元檢測零件表面的三維幾何信息。
以下是應用說明
用于后倉板檢測，基于激光組合模塊圖的光學檢測系統裝置包括激光組合
模塊圖發生器l、可調支撐座2、數碼攝像機3、標定編碼點7、標定板ll、檢 測控制計算機系統5、檢測平臺6、被測工件4。
將貼有編碼標定點7的標定板11放在合適的位置(反射激光發生器光線方 向)。將檢測單元中激光組合模塊圖發生器l發出組合激光圖案，投影在標定板 11上，數碼攝像機3將激光的投影在標定板11上的影像拍攝后數據記錄在檢 測控制計算機系統5里。得到影像的平面投影形狀和標定編碼點之間的位置關 系信息。根據標定板11上標定編碼點之間的幾何量對檢測單元進行標定。
然后，固定數碼攝像機合適的位置，將檢測平臺6上的編碼標記點進行拍攝， 與標準影像比較，或通過已標定編碼點位置的信息對檢測單元的在檢測平臺上 位置進行標定，得到數碼攝像機在檢測平臺坐標系下的位置、方向描述。
安裝被測工件4在檢測平臺6上，激光組合模塊圖發出組合激光圖案通過 被測工件表面反射到固定數碼攝像機形成影像。被測工件表面的不同空間位置 得到不同的反射影像。通過被測工件表面的反射影響與標定板的平面影像比較， 運用圖像處理及空間三角法進行計算，求解出被測工件表面影像對應的三維空 間位置，從而得到被測工件表面三維幾何的檢測信息。
此例中，檢測關注的是大型雕塑曲面的變形以及裝配面的位置，這點陣與 線列的組合激光圖案可以保證獲取必要的檢測信息，因此激光組合模塊圖中圖 案在本例中，采用點陣或線陣列即可對被測工件的表面形狀信息進行測量。檢 測單元中激光組合模塊圖發生器發出點陣激光與線列激光，分別投影在被測工件表面指定位置，數碼攝像機將激光的影像拍攝后記錄在計算機系統里。被測 工件表面的不同形狀和位置，得到的影像不同。根據激光影像圖像，運用圖像 處理與三角法進行計算，得到被測工件表面三維幾何的檢測信息，(其中每種激 光圖案的圖像處理方法以及所獲取的檢測信息。都有具體待測被測工件形狀確 定)。每個檢測單元可得到該數碼攝像機拍攝場景內被測工件局部表面三維幾何 信息。將所有的檢測單元檢測的三維幾何信息合成便得到被測工件整體三維幾 何信息。
通過檢測平臺對被測工件進行定位支撐。根據被測工件的形狀特點，選擇 合理的定位支撐點。根據被測工件表面尺寸形狀在平臺上布置合理的檢測單元 個數。可對被測工件的整體形狀進行測量。
更換另一個被測工件，可對另一被測工件進行檢測，得到該被測工件的尺 寸和精度數據。
權利要求
1. 一種基于激光組合模塊圖的光學檢測系統，其特征在于所述檢測系統包括激光組合模塊圖發生器(1)、可調支撐座(2)、數碼攝像機(3)、標定編碼點(7)、標定板(11)、檢測控制計算機系統(5)、檢測平臺(6)、被測工件(4)；被測工件(4)安裝在檢測平臺(6)上，激光組合模塊圖發生器(1)和數碼攝像機(3)安裝在可調支撐座(2)上組成檢測單元，激光組合模塊圖發生器(1)和數碼攝像機(3)通過電纜分別與檢測控制計算機系統(5)連接；標定板(11)上最少貼有四個標定編碼點(7)，標定板(11)放置在檢測平臺(6)上對檢測單元在檢測平臺(6)上的位置進行標定。
2. 根據權利要求l所述基于激光組合模塊圖的光學檢測系統，其特征在于 上述激光組合模塊圖發生器(1)、數碼攝像機(3)和可調支撐座(2)組成檢 測單元，對一被測工件，根據檢測范圍的需要，安裝若干個檢測單元。
3. 根據權利要求l所述基于激光組合模塊圖的光學檢測系統，其特征在于上述可調支撐座(2)包括底座，豎桿和橫桿；豎桿安裝在底座上，豎桿與橫桿之間由高度調節裝置(9)連接，豎桿與橫桿相互在一定的角度內轉動調節位置。
4. 根據權利要求l所述基于激光組合模塊圖的光學檢測系統，其特征在于上述數碼攝像機(3)與可調支撐座(2)的橫桿之間安裝有角度調節裝置(10)。
5. 根據權利要求l所述基于激光組合模塊圖的光學檢測系統，其特征在于上述激光組合模塊圖發生器(1)與可調支撐座(2)的橫桿之間安裝有位置調 節裝置(8)。
6. —種使用基于激光組合模塊圖的光學檢測系統的檢測方法，包括以下步驟1)通過檢測平臺對被測工件進行定位支撐；根據被測工件的形狀特點，選擇合理的定位支撐點，檢測平臺上布置若干檢測單元，檢測單元個數根據被測 工件表面尺寸形狀選定；2) 檢測單元的標定首先，對每個檢測單元，采用一個最少貼有四個標定 編碼點的標定板，將激光組合模塊圖發生器發出的圖案的投影到標定板上，數 碼攝像機對標定板上的激光圖像進行拍攝，通過計算激光圖像與編碼點的位置 關系，得到激光組合模塊圖中各圖案相對于攝像機的方位關系信息，確定數碼攝 像機與激光組合模塊圖案的相互位置；然后，固定數碼攝像機合適的位置，將檢測平臺上的編碼標記點進行拍攝， 與標準影像比較或通過已標定編碼點位置的信息，對檢測單元的在檢測平臺上 位置進行標定，得到數碼攝像機在檢測平臺坐標系下的位置、方向描述，完成對檢測單元的標定；3) 檢測單元的標定步驟完成后，開始被測工件的檢測；檢測單元中激光組 合模塊圖發生器發出點陣激光或線列激光，分別投影在被測工件表面指定位置， 數碼攝像機將激光的影像拍攝后記錄在檢測控制計算機系統里；被測工件表面 的不同形狀和位置，得到的影像不同；根據激光影像圖像，運用圖像處理與三 角法進行計算，得到被測工件表面三維幾何的檢測信息；安裝多個檢測單元能 夠檢測被測工件全部表面的三維幾何信息；4) 每個檢測單元得到該數碼攝像機拍攝場景內被測工件局部表面三維幾何 信息；將多個檢測單元檢測的三維幾何信息合成便得到被測工件整體三維幾何 信息。
全文摘要
本發明公開了一種基于激光組合模塊圖的光學檢測系統及其檢測方法，所述的檢測系統包括激光組合模塊圖發生器1、可調支撐座2、數碼攝像機3、標定編碼點7、標定板11、檢測控制計算機系統5、檢測平臺6、被測工件4；被測工件4安裝在檢測平臺6上，激光組合模塊圖發生器1和數碼攝像機3安裝在可調支撐座2上組成檢測單元，激光組合模塊圖發生器1和數碼攝像機3通過電纜分別與檢測控制計算機系統5連接；標定板11上最少貼有四個標定編碼點7，標定板11放置在檢測平臺6上對檢測單元在檢測平臺6上的位置進行標定；本發明結構簡單，零件少，制造方便，組合性強，用于中、大型成型零件的檢測，同時還可以在其他物體外型的檢測上應用。
文檔編號G01B11/25GK101451827SQ20081022049
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者呂文閣, 洪 張, 張湘偉, 成思源, 熊漢偉, 章爭榮 申請人:廣東工業大學