專利名稱：一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及物體二維、三維輪廓識(shí)別技術(shù)，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)物體二維或三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，可以應(yīng)用于SMT(表面貼裝技術(shù))領(lǐng)域中的印刷檢測(如錫膏、焊盤、絲印等)。
背景技術(shù)：
[0002]在SMT領(lǐng)域中錫膏、焊盤、絲印等印刷質(zhì)量的好壞直接影響著PCB板的使用，因此印刷檢測變的尤為重要。印刷檢測有二維、三維測量方法，二維測量方法可以是三維測量的基礎(chǔ)，可以更好的定位出測量對(duì)象的二維具體位置，為三維測量做好準(zhǔn)備。三維測量則具有更精確性。[0003]二維測量方法目前常見的是AOI自動(dòng)檢測法，它往往都采用彩色相機(jī)來還原檢測PCB板各個(gè)部分的真實(shí)色彩，并通過不同的色彩來區(qū)分不同的檢測目標(biāo)。這種方法主要有兩個(gè)弊端:1、由于技術(shù)自身限制，同等像素的彩色相機(jī)，在最終成像時(shí)，所能夠攜帶的信息量只有黑白相機(jī)成像的1/3 ;2、由于需要進(jìn)行濾波、插值等復(fù)雜計(jì)算，彩色相機(jī)的成像速度通常要明顯慢于黑白相機(jī)。基于這種光學(xué)原理我們可以反其道而行之，將本來是白光的光源，拆解為紅綠藍(lán)三色光，而將原本的彩色相機(jī)替換為黑白相機(jī)，用黑白相機(jī)分別捕捉生成三色光源照射同一物體時(shí)的黑白圖像，然后用三原色合成算法，對(duì)三幅圖像進(jìn)行合成計(jì)算，就可以獲得該點(diǎn)的亮度參數(shù)了，不同的亮度參數(shù)，就代表了不同的物體顏色。[0004]而目前常見的三維測量方法，主要分為接觸式和非接觸式兩大類。對(duì)于接觸式測量來說，采用類似三 坐標(biāo)測量機(jī)這樣的設(shè)備，使用探針接觸測量物體表面來進(jìn)行物體形狀測量，該方法的缺點(diǎn)顯而易見，速度慢，且對(duì)類似錫膏這樣的柔性物體無效。而對(duì)于非接觸式測量，由于測量速度快，并且不接觸測量對(duì)象，所以具有明顯優(yōu)勢，目前主要基于三大類技術(shù):雙目視覺、激光掃描和正弦條紋投影。其中，雙目視覺設(shè)備成本較高，且整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和標(biāo)定都極為復(fù)雜，所以在工業(yè)檢測領(lǐng)域很少采用。激光掃描法，采用的測量原理跟正弦條紋投影是一樣的，不同之處在于，前者采用單條激光進(jìn)行測量，每次只能測量一條光線上的物點(diǎn)，總體速度要慢于正弦條紋投影。所以，目前業(yè)界普遍采用的還是基于正弦條紋的投影算法進(jìn)行三維物體檢測。但是在這種方法中使用的實(shí)現(xiàn)裝置，容易出現(xiàn)條紋堆積以及反光、陰影等光學(xué)問題，給測量帶來負(fù)面影響，致使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]因此，為了進(jìn)一步提高SMT領(lǐng)域中存在的如錫膏、焊盤、絲印等印刷檢測速度和精度問題，本實(shí)用新型特提供一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置。它包括用于二維測量的黑白相機(jī)和RGB三色光源，和用于N步相移法的光柵。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:包括一工作臺(tái)，其上固定有相機(jī)支架和光柵安裝架，在相機(jī)支架和光柵安裝架上分別安裝有相機(jī)和光柵組件，在工作臺(tái)底部安裝一 RGB三色光源；光柵組件包括兩條固定在光柵安裝架上的滑軌，兩條滑軌的中間位置設(shè)置有鏡頭孔，穿透所述光柵安裝架，兩滑軌上架設(shè)有滑塊，滑塊上固定有光柵片，滑塊由一陶瓷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，光柵片覆蓋于鏡頭孔之上；在鏡頭孔以下部分安裝一光柵投影鏡頭，在光柵片以上部分設(shè)置一平行光源；所述RGB三色光源包括一光源本體，以及光源保護(hù)罩，光源本體為一圓環(huán)形光照體，光源安裝在圓環(huán)形光照體內(nèi)側(cè)，包括有紅光、綠光和藍(lán)光；所述相機(jī)、陶瓷馬達(dá)、平行光源、RGB三色光源均與各自的控制器電相連，控制器與一計(jì)算機(jī)電相連。[0007]進(jìn)一步講，所述相機(jī)支架和光柵安裝架一體制作。[0008]所述相機(jī)可變換位置地安裝在所述相機(jī)支架上。方式是:一，在所述相機(jī)支架上縱向設(shè)置兩排螺栓孔，兩排螺栓孔上通過螺栓固定一相機(jī)滑塊，所述相機(jī)安裝于相機(jī)滑塊上。二，在所述相機(jī)支架上縱向設(shè)置兩排滑軌，滑軌上滑動(dòng)設(shè)置一相機(jī)滑塊，相機(jī)滑塊由固定在支架上的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接，相機(jī)滑塊上安裝所述相機(jī)。[0009]所述光柵安裝架可以有三組，呈一定角度均布，在每一光柵安裝架上安裝一組光柵組件。[0010]所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式環(huán)周排列，其中R代表紅光，G代表綠光，B代表藍(lán)光。[0011]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型是為實(shí)現(xiàn)N步相移測量法而設(shè)計(jì)用于物體的三維測量，核心包括了采樣相機(jī)和光柵的一體化裝置，結(jié)構(gòu)簡單易操作，多個(gè)光柵安裝在一個(gè)相機(jī)周圍，可以同時(shí)拍攝，利于N步測量法的實(shí)現(xiàn)。2、本實(shí)用新型采用三色光源照射，使用黑白相機(jī)拍攝，通過三幅黑白圖像合成出真實(shí)的彩色圖像，用于物體的二維測量，使得檢測速度和精度都得到了顯著的提升。3、利用本實(shí)用新型裝置，可對(duì)物體的二維平面輪廓進(jìn)行準(zhǔn)確高速的提取，一旦確定了二維輪廓后，就可以只需測量此二維輪廓范圍內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，而其他區(qū)域的三維數(shù)據(jù)就無需計(jì)算，這樣計(jì)算量就極大減少，速度就極大提聞了。


[0012]圖1是本實(shí)用新型測量裝置立體視圖；[0013]圖2是測量裝置光柵部分的局部拆解圖；[0014]圖3是測量裝置RGB三色光源部分的局部拆解圖；[0015]圖4是光源本體的立體圖。[0016]圖中，1 -工作臺(tái)，2-相機(jī)支架，3-光柵安裝架，4-空心圓臺(tái)，5-相機(jī)，6_光柵組件，7-RGB三色光源，8-螺栓孔，9-相機(jī)滑塊，10-滑軌，11-鏡頭孔，12-滑塊，13-光柵片，14-陶瓷馬達(dá)，15-光柵投影鏡頭，16-光柵保護(hù)罩17-光源孔，18-平行光源19-光源本體，20、21-光源保護(hù)罩。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。[0018]如圖1所示，本發(fā)明包括一工作臺(tái)1，其上固定有相機(jī)支架2和光柵安裝架3，在工作臺(tái)底部設(shè)置一空心圓臺(tái)4。在相機(jī)支架2和光柵安裝架3上分別可變化位置地安裝有相機(jī)5和光柵組件6。其中相機(jī)5有一臺(tái)足以，光柵組件6則可以設(shè)置多組。在空心圓臺(tái)4上則安裝一 RGB三色光源7。[0019]進(jìn)一步講，相機(jī)支架2和光柵安裝架3可以一體制作，在相機(jī)支架2上分支出三組光柵安裝架3，呈一定角度均布，每個(gè)光柵安裝架上安裝一組光柵組件6。[0020]相機(jī)5可變換位置地固定在相機(jī)支架2上的方式，可以采取以下兩種方式:一是在相機(jī)支架2上縱向設(shè)置兩排螺栓孔8，兩排螺栓孔上通過螺栓固定一相機(jī)滑塊9，所述相機(jī)5安裝于相機(jī)滑塊9上(如圖1、2所示)；二是在相機(jī)支架2上縱向設(shè)置兩排滑軌，滑軌上滑動(dòng)設(shè)置一相機(jī)滑塊，相機(jī)滑塊由固定在支架上的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接，相機(jī)滑塊上安裝所述相機(jī)5 (這種情況附圖中沒有示出)。[0021 ] 光柵安裝架3上安裝所述光柵組件6，光柵組件6可在光柵安裝架3上沿安裝架平面移動(dòng)以獲取正弦光柵，這種移動(dòng)的方式取決于光柵組件的結(jié)構(gòu):如圖2所示，光柵組件6包括兩條固定在光柵安裝架3上的滑軌10，兩條滑軌的中間位置設(shè)置有鏡頭孔11，穿透光柵安裝架3。兩滑軌上架設(shè)有滑塊12，滑塊12上固定著光柵片13 ;滑塊12由一陶瓷馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)。光柵片13覆蓋于鏡頭孔11之上；在鏡頭孔11以下部分安裝的是一光柵投影鏡頭15。在光柵片13以上部分,罩設(shè)一光柵保護(hù)罩16,在光柵保護(hù)罩16的中心也有一個(gè)光源孔17，在光源孔的頂部安裝平行光源18。通過陶瓷馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)光柵片13的移動(dòng)，在光源的照射下生成正弦條紋。[0022]RGB三色光源7安裝在工作臺(tái)底部，如圖3所示，RGB三色光源7包括一光源本體19，以及兩邊保護(hù)的光源保護(hù)罩20、21。光源本體19為一圓環(huán)形光照體，光源安裝在環(huán)形體內(nèi)側(cè)，包括有紅光、綠光和藍(lán)光，三種基本顏色的光。為了使光源輻照均勻，采用RGBRGB…的方式環(huán)周排列光源，其中R代表紅光，G代表綠光，B代表藍(lán)光，如圖4所示。[0023]上述的相機(jī)5、相機(jī)馬達(dá)，光柵組件6中的馬達(dá)14、平行光源18，RGB三色光源7，均與各自的控制器相連，控制器與一計(jì)算機(jī)相連。[0024]本裝置既可以進(jìn)行三維的N步相移法測量，也可以進(jìn)行二維的RGB三色光源測量，其中N步相移法測量的使用方法是:[0025]1、將測量對(duì)象放置在整個(gè)裝置下方，使得基準(zhǔn)面上可以獲得清晰的條紋像；[0026]2、打開平行光源；[0027]3、計(jì)算機(jī)·控制軟件驅(qū)動(dòng)陶瓷馬達(dá)回到原點(diǎn)位置，從而帶動(dòng)光柵滑塊上的光柵片回到起始位置，同時(shí)使用相機(jī)進(jìn)行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)；[0028]4、控制軟件再發(fā)出適當(dāng)?shù)碾妷褐担?qū)動(dòng)陶瓷馬達(dá)向前移動(dòng)某一距離，從而帶動(dòng)光柵滑塊上的光柵片向前移動(dòng)相應(yīng)距離，同時(shí)使用相機(jī)進(jìn)行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)；[0029]5、繼續(xù)控制軟件發(fā)出適當(dāng)?shù)碾妷海?qū)動(dòng)陶瓷馬達(dá)再向前移動(dòng)同樣的距離，同時(shí)使用相機(jī)進(jìn)行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)；[0030]6、依次類推，移動(dòng)N步，便可獲得N幅移動(dòng)光柵像，然后運(yùn)用N步相移算法就可以進(jìn)行測量了。[0031]關(guān)于RGB三色光源測量的使用方法是:[0032]1、首先將待測物放置在工作臺(tái)上，使光源能準(zhǔn)確照射測量對(duì)象，使相機(jī)能準(zhǔn)確拍攝測量對(duì)象；[0033]2、打開相機(jī)、RGB三色光源，并和計(jì)算機(jī)保持傳輸暢通；[0034]3、打開紅色光源，用相機(jī)對(duì)測量對(duì)象進(jìn)行拍照，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；[0035]4、關(guān)閉紅色光源，打開綠色光源，用相機(jī)對(duì)測量對(duì)象進(jìn)行拍照，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；[0036]5、關(guān)閉綠色光源，打開藍(lán)色光源，用相機(jī)對(duì)測量對(duì)象進(jìn)行拍照，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中；[0037]6、然后利用某種圖像處理算法，對(duì)以上3) 5)中的三幅黑白圖像進(jìn)行合成處理，就可獲得還原 的彩色圖像；再利用計(jì)算機(jī)里預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對(duì)，就可識(shí)別物像了。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于: 包括一工作臺(tái)，其上固定有相機(jī)支架和光柵安裝架，在相機(jī)支架和光柵安裝架上分別安裝有相機(jī)和光柵組件，在工作臺(tái)底部安裝一 RGB三色光源； 所述相機(jī)為黑白相機(jī)； 所述光柵組件包括兩條固定在光柵安裝架上的滑軌，兩條滑軌的中間位置設(shè)置有鏡頭孔，穿透所述光柵安裝架，兩滑軌上架設(shè)有滑塊，滑塊上固定有光柵片，滑塊由一陶瓷馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，光柵片覆蓋于鏡頭孔之上；在鏡頭孔以下部分安裝一光柵投影鏡頭，在光柵片以上部分設(shè)置一平行光源； 所述RGB三色光源包括一光源本體，以及光源保護(hù)罩，光源本體為一圓環(huán)形光照體，光源安裝在圓環(huán)形光照體內(nèi)側(cè)，包括有紅光、綠光和藍(lán)光； 所述相機(jī)、陶瓷馬達(dá)、平行光源、RGB三色光源均與各自的控制器電相連，控制器與一計(jì)算機(jī)電相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:所述相機(jī)支架和光柵安裝架一體制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:所述相機(jī)可變換位置地安裝在所述相機(jī)支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:在所述相機(jī)支架上縱向設(shè)置兩排螺栓孔，兩排螺栓孔上通過螺栓固定一相機(jī)滑塊，所述相機(jī)安裝于相機(jī)滑塊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:在所述相機(jī)支架上縱向設(shè)置兩排滑軌，滑軌上滑動(dòng)設(shè)置一相機(jī)滑塊，相機(jī)滑塊由固定在支架上的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接，相機(jī)滑塊上安裝所述相機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:所述光柵安裝架有三組，呈一定角度均布，在每一光柵安裝架上安裝一組光柵組件。
7.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于:所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式環(huán)周排列，其中R代表紅光，G代表綠光，B代表藍(lán)光。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種應(yīng)用于物體二維、三維輪廓識(shí)別方法的測量裝置，其特征在于包括一工作臺(tái)，其上固定有相機(jī)支架和光柵安裝架，在相機(jī)支架和光柵安裝架上分別安裝有一黑白相機(jī)和一組光柵組件，在工作臺(tái)底部安裝一RGB三色光源，還包括與它們控制連接的計(jì)算機(jī)；所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式排列。本實(shí)用新型中相機(jī)與光柵組件組合可以實(shí)現(xiàn)N步相移法的測量，即物體三維輪廓的測量；相機(jī)與RGB三色光源結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)物體的二維測量，使得檢測速度和精度都得到了顯著的提升。二維平面輪廓的準(zhǔn)確高速提取，可以為三維測量做好基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01B11/24GK203132511SQ201320165590
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者廖懷寶 申請(qǐng)人:廖懷寶