亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量设备，特别涉及一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量
>J-U ρ α装直。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，工业生产自动化程度的日益提高，对产品的可靠性及质量的要求越来越高，要求有效率高、精度高的测量手段与之相匹配，除此之外测量的柔性和自动化水平需求也不断增强，但相对滞后的测量手段和工具长期以来都制约着工业生产 率的提闻。随着传感技术、控制技术、制造技术的发展，先后出现了各种各样的测量方法，可分为接触式测量和非接触式测量两大类。视觉传感器为非接触式测量，效率高、获取的是密集的点云数据，但点云精度较低，一般为10 100 μ m ;三坐标测量机为接触式测量，获取点的精度较高，分辨率高达O. I μ m，但数据稀疏、效率低。上述的视觉传感器测量和接触式探头的三坐标测量机测量都不能同时达到高效率、高精度地测量物体，尤其是带有自由曲面的物体，不能适应多种测量物体的要求。
发明内容本实用新型的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种高效率、高精度、低成本、能适应多种测量物体需要的视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置。为达上述目的，本实用新型采用如下的技术方案一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置，包括三坐标测量机，其特征在于，测量装置还包括视觉测量部件，视觉测量部件装设于三坐标测量机上。上述视觉测量部件包括CXD摄像机、X轴结构光传感器和Y轴结构光传感器。上述三坐标测量机设有三坐标测量机横梁及三坐标测量机的工作台，装设有接触式探针的三坐标测量机纵梁活动装设于三坐标测量机横梁上，接触式探针的探测方向指向三坐标测量机的工作台。上述三坐标测量机横梁装设有视觉传感器横安装板，所述三坐标测量机纵梁装设有纵安装板，CCD摄像机和X轴结构光传感器均分别装设于视觉传感器横安装板上，所述Y轴结构光传感器装设于视觉传感器纵安装板上，CCD摄像机、X轴结构光传感器和Y轴结构光传感器的扫描方向均指向三坐标测量机的工作台。上述视觉传感器横安装板设有供CCD摄像机和X轴结构光传感器活动安装的第一条形孔，第一条形孔的长度方向与三坐标测量机横梁平行，CCD摄像机和X轴结构光传感器通过螺栓活动装设于视觉传感器横安装板的第一条形孔上。上述视觉传感器纵安装板设有供Y轴结构光传感器能活动安装的第二条形孔，第二条形孔的长度方向与三坐标测量机横梁垂直，Y轴结构光传感器通过螺栓活动装设于视觉传感器纵安装板的第二条形孔上。[0011]上述X轴结构光传感器由固定座固定于视觉传感器横安装板上，固定座设有槽孔，X轴结构光传感器装设于槽孔上，固定座装设于视觉传感器横安装板的第一条形孔上。上述固定座包括第一固定座和第二固定座，第一固定座和第二固定座均分别设有V型槽，由第一固定座的V型槽和第二固定座的V型槽面相对配合组成槽孔，X轴结构光传感器置于槽孔内，其中，第一固定座设有圆孔配合第二固定座的螺孔，通过螺栓穿过第一固定座圆孔锁紧第二固定座的螺孔，第二固定座还设有另一个螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板的第一条形孔与第二固定座上的另一个螺孔连接。上述Y轴结构光传感器与X轴结构光传感器的结构相同，螺栓穿过纵安装板的第二条形孔与Y轴结构光传感器的第二固定座配合连接。上述CCD摄像机设有螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板的条形孔和摄像机固定板的螺孔配合螺母固定，摄像机固定板活动装设于视觉传感器横安装板的第一条形孔上。与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是采用视觉传感器和三坐标测量·机集成的测量方法能同时提高测量的精度和效率；此集成方法使两种传感器有统一的坐标系，一次装夹能完成多传感器的测量，消除了由多次装夹和坐标变换引起的误差，同时，能适应多种测量物体的需要；使视觉传感器和三坐标测量机集成在一起的视觉传感器安装装置结构简单，调节灵活方便，零件少，制造方便；由于CCD摄像机和结构光传感器与视觉传感器安装板的条形孔的灵活配合，使CCD摄像机和结构光传感器在安装板上的位置分别都能够自由调整，且CXD摄像机和结构光传感器都分别与安装板只有一个螺栓固定，因此通过松开螺栓，CCD摄像机和结构光传感器都分别可以绕螺栓根据需要任意角度旋转，直至对准被测物体后锁紧。

图I是本实用新型实施例的总体结构示意图；图2是本实用新型实施例的测量装置部分的结构示意图；图3是图2反面的结构示意图；图4是本实用新型实施例的CCD摄像机、X轴结构光传感器与视觉传感器横安装板及测量机横梁的装配示意图；图5是本实用新型实施例的纵安装板与三坐标测量机纵梁的安装示意图；图6是本实用新型实施例的X轴结构光传感器安装示意图；图7是本实用新型实施例的CXD摄像机安装示意图；图8是本实用新型实施例的Y轴结构光传感器安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。如图I至图3所示，本实用新型为一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置，包括三坐标测量机1，测量装置还包括视觉测量部件，视觉测量部件装设于三坐标测量机I上，视觉测量部件包括CCD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7，采用视觉传感器和三坐标测量机I集成的测量方法能同时提高测量的精度和效率；此集成方法使两种传感器有统一的坐标系，一次装夹能完成多传感器的测量，消除了由多次装夹和坐标变换引起的误差，同时，能适应多种测量物体的需要；其中，所述三坐标测量机横梁101装设有视觉传感器横安装板2，所述三坐标测量机纵梁4装设有纵安装板6，CCD摄像机5和X轴结构光传感器3均分别装设于视觉传感器横安装板2上，所述Y轴结构光传感器7装设于视觉传感器纵安装板6上，CCD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7的扫描方向均指向三坐标测量机的工作台102，装设有接触式探针15的三坐标测量机纵梁4设有用于套设三坐标测量机横梁101的卡槽44，同时，在通往三坐标测量机纵梁4的卡槽44方向上设有螺孔，通过旋转带有螺杆的手柄，可以根据测量物体的不同位置需要在三坐标测量机横梁101移动，当三坐标测量机纵梁4移动到所需的位置时，通过旋转带有螺杆的手柄，可以将活动支架4锁紧在三坐标测量机横梁101上，反之，当三坐标测量机纵梁4需要调整移动时松开手柄；所述三坐标测量机横梁101装设有视觉传感器横安装板2，所述三坐标测量机纵梁4装设有纵安装板6，CCD摄像机5和X轴结构光传感器3均分别装设于视觉传感器横安装板2上，所述Y轴结构光传感器7装设于视觉传感器纵安装板6上，CCD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7的扫描方向均指向三坐标测量机I的 工作台102，三坐标测量机I的工作台102上放置有被测量物体，被测量物体置于接触式探针15下方的三坐标测量机I的工作台上，经接触式探针15、CXD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7综合扫描测量后输入计算机。如图4至图8所示，所述视觉传感器横安装板2设有供CXD摄像机5和X轴结构光传感器3活动安装的第一条形孔11,第一条形孔11的长度方向与三坐标测量机横梁101平行，CCD摄像机5和X轴结构光传感器3通过螺栓活动装设于视觉传感器横安装板2的第一条形孔11上，因此可以通过松紧螺栓，使CXD摄像机5和X轴结构光传感器3分别都能够在视觉传感器横安装板2的第一条形孔11上的位置随意移动。所述视觉传感器纵安装板6设有供Y轴结构光传感器7能活动安装的第二条形孔12，第二条形孔12的长度方向与三坐标测量机横梁101垂直，Y轴结构光传感器7通过螺栓活动装设于视觉传感器纵安装板6的第二条形孔12上，因此可以通过松紧螺栓，使Y轴结构光传感器7能够在纵安装板6的第二条形孔12上的位置随意移动。所述X轴结构光传感器3由固定座固定于视觉传感器横安装板2上，固定座设有槽孔88，X轴结构光传感器3装设于槽孔88上，固定座装设于视觉传感器横安装板2的第一条形孔11上，所述固定座包括第一固定座8a和第二固定座Sb，第一固定座8a和第二固定座Sb均分别设有V型槽，由第一固定座8a的V型槽和第二固定座8b的V型槽面相对配合组成槽孔88，X轴结构光传感器3置于槽孔88内，其中，第一固定座8a设有圆孔配合第二固定座Sb的螺孔，通过螺栓穿过第一固定座8a圆孔锁紧第二固定座8b的螺孔,通过松紧螺栓,第一固定座8a和第二固定座8b的两个V型槽之间可以配合不同规格大小的X轴结构光传感器3，第二固定座Sb还设有另一个螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板2的第一条形孔11与第二固定座Sb上的另一个螺孔连接；由于X轴结构光传感器3固定于第一固定座8a和第二固定座8b的V型槽之间，且第二固定座8b与视觉传感器横安装板2只有一个螺栓固定，因此通过松开螺栓，传感器3可以绕螺栓根据需要任意角度旋转，直至对准被测物体后锁紧。所述Y轴结构光传感器7与X轴结构光传感器3的结构相同，螺栓穿过纵安装板6的第二条形孔12与Y轴结构光传感器7的第二固定座8b配合连接，螺栓穿过纵安装板6的第二条形孔12与Y轴结构光传感器7的其中一个固定座单孔连接，因此通过松开螺栓，传感器7可以绕螺栓根据需要任意角度旋转，直至对准被测物体后锁紧。所述CCD摄像机5设有螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板2的条形孔和摄像机固定板9的螺孔配合螺母固定，摄像机固定板9活动装设于视觉传感器横安装板2的第一条形孔11上，摄像机固定板9设有螺孔，螺栓经视觉传感器横安装板2的第一条形孔11与摄像机固定板9的螺孔配合螺母固定，同时，需要调整摄像机5的角度时松开螺母，直至摄像机5对准被测物体后锁紧螺母。工作原理(XD摄像机5和结构光传感器均与电脑电连接，测量时，将被测物体放在三坐标测量机I的工作台102上，通过松开螺栓，视觉传感器横安装板2上的CXD摄像机5和X轴结构光传感器3和纵安装板6上的Y轴结构光传感器7的位置及角度，使X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7将结构光投射到被测物体表面，CCD摄像机5能够拍摄到被测物体。X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7投射的光平面和被测物体相交得到一条条的光条纹，条纹根据被测物体高度产生不同程度的变形，反映出被测物体一个截面的轮廓。利用CCD摄像机5采集光条纹图像，从图像中提取光条纹，计算光条上的点在世界坐标系中的三维坐标(X，y, z)，可得被测物体一个截面三维信息。 同时，本实用新型还提供另一种方案一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置，包括三坐标测量机1，测量装置还包括视觉测量部件，视觉测量部件装设于三坐标测量机I上，视觉测量部件包括CXD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7，三坐标测量机I上设有接触式探针15，其中，接触式探针15、(XD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7均分别灵活装设于三坐标测量机I的可活动横梁和可活动纵梁上，由三坐标测量机I的伺服驱动系统分别驱动三坐标测量机I的可活动横梁和可活动纵梁移动，从而驱动CCD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7移动，实现X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7对被测物体的扫描，得到多条光条纹图像。由多条光条纹图像信息反求出物体的三维面轮廓信息，完成计算机视觉测量。工作原理(XD摄像机5和结构光传感器均与电脑电连接，测量时，由三坐标测量机I的伺服驱动系统分别驱动三坐标测量机I的可活动横梁和可活动纵梁移动，从而驱动CXD摄像机5、X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7移动，实现X轴结构光传感器3和Y轴结构光传感器7对被测物体的扫描，得到多条光条纹图像。由多条光条纹图像信息反求出物体的三维面轮廓信息，完成计算机视觉测量。在几何特征处、视觉测量误差较大或无法测量处由视觉信息指导三坐标测量机I的接触式测头15进行测量，用三坐标测量机I的测量结果对计算机视觉测量结果进行修正，实现数据融合。上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求1.一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置，包括三坐标测量机(1)，其特征在于，测量装置还包括视觉测量部件，视觉测量部件装设于三坐标测量机(I)上。
2.根据权利要求I所述的测量装置，其特征在于，所述视觉测量部件包括CCD摄像机(5)、X轴结构光传感器(3)和Y轴结构光传感器(7)。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述三坐标测量机(I)设有三坐标测量机横梁(101)及三坐标测量机的工作台(102)，装设有接触式探针(15)的三坐标测量机纵梁(4)活动装设于三坐标测量机横梁(101)上，接触式探针(15)的探测方向指向三坐标测量机的工作台(102)。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述三坐标测量机横梁(101)装设有视觉传感器横安装板(2 )，所述三坐标测量机纵梁(4 )装设有纵安装板(6 )，CXD摄像机(5 )和X轴结构光传感器(3)均分别装设于视觉传感器横安装板(2)上，所述Y轴结构光传感器(7)装设于视觉传感器纵安装板(6)上，CXD摄像机(5)、X轴结构光传感器(3)和Y轴结构光传感器(7)的扫描方向均指向三坐标测量机的工作台(102)。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述视觉传感器横安装板(2)设有供CXD摄像机(5)和X轴结构光传感器(3)活动安装的第一条形孔(11)，第一条形孔(11)的长度方向与三坐标测量机横梁(101)平行，CXD摄像机(5)和X轴结构光传感器(3)通过螺栓活动装设于视觉传感器横安装板(2 )的第一条形孔(11)上。
6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述视觉传感器纵安装板(6)设有供Y轴结构光传感器(7)能活动安装的第二条形孔(12)，第二条形孔(12)的长度方向与三坐标测量机横梁(101)垂直，Y轴结构光传感器(7)通过螺栓活动装设于视觉传感器纵安装板(6)的第二条形孔(12)上。
7.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述X轴结构光传感器(3)由固定座固定于视觉传感器横安装板(2)上，固定座设有槽孔(88)，X轴结构光传感器(3)装设于槽孔(88 )上，固定座装设于视觉传感器横安装板(2 )的第一条形孔(11)上。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述固定座包括第一固定座(8a)和第二固定座(8b),第一固定座(8a)和第二固定座(8b)均分别设有V型槽，由第一固定座(8a)的V型槽和第二固定座(8b)的V型槽面相对配合组成槽孔(88)，X轴结构光传感器(3)置于槽孔(88)内，其中，第一固定座(8a)设有圆孔配合第二固定座(Sb)的螺孔，通过螺栓穿过第一固定座(8a)圆孔锁紧第二固定座(8b)的螺孔，第二固定座(8b)还设有另一个螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板(2)的第一条形孔(11)与第二固定座(Sb)上的另一个螺孔连接。
9.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述Y轴结构光传感器(7)与X轴结构光传感器(3)的结构相同，螺栓穿过纵安装板(6)的第二条形孔(12)与Y轴结构光传感器(7)的第二固定座(8b)配合连接。
10.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述CCD摄像机(5)设有螺孔，螺栓穿过视觉传感器横安装板(2)的条形孔和摄像机固定板(9)的螺孔配合螺母固定，摄像机固定板(9)活动装设于视觉传感器横安装板(2)的第一条形孔(11)上。
专利摘要本实用新型提供了一种视觉传感器和三坐标测量机集成的测量装置，包括三坐标测量机，其特征在于，测量装置还包括视觉测量部件，视觉测量部件装设于三坐标测量机上，视觉测量部件包括CCD摄像机、X轴结构光传感器和Y轴结构光传感器。本实用新型采用视觉传感器和三坐标测量机集成的测量方法能同时提高测量的精度和效率；此集成方法使两种传感器有统一的坐标系，一次装夹能完成多传感器的测量，消除了由多次装夹和坐标变换引起的误差，同时，能适应多种测量物体的需要；使视觉传感器和三坐标测量机集成在一起的视觉传感器安装装置结构简单，调节方便，零件少，制造方便。
文档编号G01B21/20GK202599371SQ20122001759
公开日2012年12月12日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者杨雪荣, 成思源, 张湘伟, 刘吉安, 张洪, 向孟群 申请人:广东工业大学