本實(shí)用新型涉及的是一種測(cè)量工裝，具體是一種用于結(jié)構(gòu)鋼絲視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的工裝。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)鋼絲是一種新型鋼纜。結(jié)構(gòu)鋼絲一般具有規(guī)律性變形結(jié)構(gòu)，也稱變形鋼絲。目前結(jié)構(gòu)鋼絲主要為具有螺旋結(jié)構(gòu)的鋼絲，所以有人也稱之為螺旋鋼絲。與傳統(tǒng)的直型光面鋼絲相比，結(jié)構(gòu)鋼絲具有更高的強(qiáng)度與韌性。結(jié)構(gòu)鋼絲與混凝土或其他材料具有更好的結(jié)合力、附著力、摩擦力、握裹力等。因此，采用結(jié)構(gòu)鋼絲制成的混凝土制件、簾子布、輪胎等具有更高的強(qiáng)度與壽命，性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通直型光面鋼絲。因此，結(jié)構(gòu)鋼絲近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外發(fā)展的熱點(diǎn)。

由于結(jié)構(gòu)鋼絲的自身結(jié)構(gòu)特性，其形狀已經(jīng)屬于典型的三維空間問(wèn)題。因此，結(jié)構(gòu)鋼絲的檢測(cè)面臨著巨大的難度和困難。特別是螺旋狀空間結(jié)構(gòu)的鋼絲，在兩個(gè)正交方向上的波形高度與寬度(即波長(zhǎng))都是不一樣的，無(wú)法采用常規(guī)螺旋絲的方法進(jìn)行檢測(cè)。

目前結(jié)構(gòu)鋼絲的生產(chǎn)商一般采用其他測(cè)量通用儀器，例如投影測(cè)量?jī)x、視覺(jué)測(cè)量?jī)x等，在結(jié)構(gòu)鋼絲的不同位置、不同回轉(zhuǎn)角度條件下觀測(cè)鋼絲投影圖，然后通過(guò)人工操作選擇一些特征點(diǎn)，最后通過(guò)這些特征點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)計(jì)算的結(jié)構(gòu)鋼絲的波高與波長(zhǎng)等參數(shù)。

但是，上述測(cè)量方法存在諸多問(wèn)題與弊端：

一是人工操作效率低下，一段結(jié)構(gòu)鋼絲的檢測(cè)超出需要數(shù)分鐘，驗(yàn)證影響生產(chǎn)檢驗(yàn)效率；

二是人工目視選點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，常常收到操作者的目視能力和身體狀態(tài)影響，測(cè)量精度不高，測(cè)量結(jié)果可信度差；

三是結(jié)構(gòu)鋼絲的不同位置的波高與波長(zhǎng)不僅相同，單一位置的測(cè)量結(jié)果與其他位置常常存在一定差異；

四是不同回轉(zhuǎn)角度條件下得到的測(cè)量結(jié)果不一定是最大波高，有可能是存在一定角度偏差而出現(xiàn)投影誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)目前結(jié)構(gòu)鋼絲檢測(cè)普遍存在的效率低、時(shí)間長(zhǎng)、精度差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、可靠性低的現(xiàn)狀，提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的結(jié)構(gòu)鋼絲全自動(dòng)測(cè)量?jī)x及方法，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)鋼絲的非接觸全自動(dòng)測(cè)量。針對(duì)這種視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)提出一種自動(dòng)化測(cè)量工裝，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)鋼絲結(jié)構(gòu)參數(shù)的全自動(dòng)測(cè)量。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的結(jié)構(gòu)鋼絲全自動(dòng)測(cè)量?jī)x，包括光源、測(cè)量工裝、鏡頭、相機(jī)、支架、底座和計(jì)算機(jī)，其中：測(cè)量工裝固定于底座之上，用于將被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲拉直并且定位，同時(shí)可以驅(qū)動(dòng)被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；光源置于測(cè)量工裝下方，用于給測(cè)量工裝提供背光照明；鏡頭和相機(jī)置于測(cè)量工裝的上方并可靠固定于支架上，用于對(duì)準(zhǔn)并聚焦于測(cè)量工裝內(nèi)的被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲；相機(jī)的輸出接口連接到計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需的測(cè)量結(jié)果。

本實(shí)用新型的測(cè)量工裝的特殊之處在于，所述的測(cè)量工裝由鎖緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸系、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工裝支架等幾個(gè)部分組成。工裝支架為長(zhǎng)方體框架形式，用于支撐其他各個(gè)機(jī)構(gòu)；工裝支架的左右兩側(cè)各安裝一個(gè)定位機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)將被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲的空間位置固定，避免位置變動(dòng)而產(chǎn)生測(cè)量誤差；工裝支架的左右兩側(cè)各安裝一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)將被測(cè)鋼絲拉緊后鎖緊，避免張力產(chǎn)生變化而影響測(cè)量結(jié)果；工裝支架左右兩側(cè)的定位機(jī)構(gòu)與鎖緊機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸系之上，從而可以實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)被測(cè)鋼絲轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)布置于工裝支架的底部后側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)被測(cè)鋼絲連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)360度的三維結(jié)構(gòu)參數(shù)檢測(cè)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到定位機(jī)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)的特殊之處在于，所述的定位機(jī)構(gòu)采用小型內(nèi)孔定位方式。定位機(jī)構(gòu)的內(nèi)孔分為三段：

第一段為錐孔，便于手工穿入鋼絲，以便提高操作效率。

第二段為定位孔，定位孔直徑略大于被測(cè)鋼絲的直徑，以保證被測(cè)鋼絲可以順利穿入。小孔直徑與鋼絲直徑之差應(yīng)小于鏡頭的景深范圍，限制被測(cè)鋼絲的徑向晃動(dòng)量，以便保證測(cè)量精度。

第三段為減重孔，主要用于減輕定位機(jī)構(gòu)重量，降低加工難度。

本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)的特殊之處還在于，所述的定位機(jī)構(gòu)外形采用階梯軸方式。定位機(jī)構(gòu)的階梯分為大徑、中徑、小徑三段：

第一段為大徑，滿足內(nèi)部錐孔和定位孔的尺寸需要。

第二段為中徑，用于安裝回轉(zhuǎn)軸系。

第三段為小徑，主要用于安裝鎖緊機(jī)構(gòu)。小徑外圓制有外螺紋，沿徑向方向制有通槽，槽寬度略大于被測(cè)鋼絲直徑，槽長(zhǎng)度直抵小徑與中徑的臺(tái)階立面位置。

此外，為了提高耐用性，本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)的材質(zhì)應(yīng)采用耐磨材料制成，例如不銹鋼、硬質(zhì)合金等。

本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)軸系的特殊之處在于，所述的回轉(zhuǎn)軸系采用雙軸承形式，一個(gè)軸承為向心軸承，承受徑向載荷；另一個(gè)軸承采用向心推力軸承，可以同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷。兩個(gè)軸承的內(nèi)徑與定位機(jī)構(gòu)的中徑一致，兩個(gè)軸承的距離與定位機(jī)構(gòu)的中徑段長(zhǎng)度相適合。

本實(shí)用新型的鎖緊機(jī)構(gòu)的特殊之處在于，所述的鎖緊機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的螺紋旋緊、端面壓緊的方式進(jìn)行被測(cè)鋼絲的可靠固定。鎖緊機(jī)構(gòu)外形為星星把手胡滾花，便于手工旋轉(zhuǎn)操作。鎖緊機(jī)構(gòu)內(nèi)制作內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋規(guī)格與定位機(jī)構(gòu)小徑段的外螺紋一致。當(dāng)被測(cè)鋼絲穿過(guò)定位機(jī)構(gòu)之后，將被測(cè)鋼絲自由端拉起，嵌入定位機(jī)構(gòu)小徑段的通槽之內(nèi)，并靠緊小徑段與中徑段臺(tái)階的立面。此時(shí)將鎖緊機(jī)構(gòu)旋入定位機(jī)構(gòu)的小徑段，直至將被測(cè)鋼絲緊緊壓在定位機(jī)構(gòu)小徑段與中徑段的臺(tái)階立面上，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲的可靠固定，而且操作快速、方便。

本實(shí)用新型的電機(jī)的特殊之處在于，所述的電機(jī)是低速大扭矩電機(jī)，以保證被測(cè)鋼絲旋轉(zhuǎn)的低速與平穩(wěn)。

本實(shí)用新型的電機(jī)的特殊之處還在于，所述的電機(jī)是雙軸伸電機(jī)，前后兩個(gè)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩端的定位機(jī)構(gòu)與鎖緊機(jī)構(gòu)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特殊之處在于，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的圓柱齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)輪與被動(dòng)輪的傳動(dòng)。

本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特殊之處在于，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪與被動(dòng)輪的齒數(shù)是可以通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)改變的，由此可以改變被測(cè)鋼絲的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清晰：

圖1為測(cè)量系統(tǒng)的總圖組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為測(cè)量工裝的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為回轉(zhuǎn)軸系的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為雙軸伸電機(jī)示意圖。

圖7為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖中，1為背光源，2為測(cè)量工裝，3為被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲，4為鏡頭，5為相機(jī)，6為支架，7為底座，8為電纜，9為計(jì)算機(jī)，10為鎖緊機(jī)構(gòu)，11為定位機(jī)構(gòu)，12為回轉(zhuǎn)軸系，13為電機(jī)，14為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，15為工裝支架，16為向心軸承，17為向心推力軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)用新型提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的結(jié)構(gòu)鋼絲全自動(dòng)測(cè)量?jī)x，包括光源1、測(cè)量工裝2、鏡頭4、相機(jī)5、支架6、底座7、電纜8和計(jì)算機(jī)9，其中：測(cè)量工裝2固定于底座7之上，用于將被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3拉直并且定位，同時(shí)可以驅(qū)動(dòng)被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；背光源1置于測(cè)量工裝2下方，用于給被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3提供背光照明；鏡頭4和相機(jī)5置于測(cè)量工裝2的上方并可靠固定于支架6之上，用于對(duì)準(zhǔn)并聚焦于測(cè)量工裝2內(nèi)的被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3；相機(jī)5的視頻輸出通過(guò)電纜8連接到計(jì)算機(jī)9；計(jì)算機(jī)9進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到所需的結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量結(jié)果。

本實(shí)用新型的測(cè)量工裝2的特殊之處在于，所述的測(cè)量工裝2由鎖緊機(jī)構(gòu)10、定位機(jī)構(gòu)11、回轉(zhuǎn)軸系12、電機(jī)13、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14、工裝支架15等幾個(gè)部分組成，如圖2所示。工裝支架15為長(zhǎng)方體框架形式，用于支撐其他各個(gè)機(jī)構(gòu)；工裝支架15的左右兩側(cè)各安裝一個(gè)定位機(jī)構(gòu)11，負(fù)責(zé)將被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3的空間位置固定，避免其位置變動(dòng)而產(chǎn)生測(cè)量誤差；工裝支架15的左右兩側(cè)還各安裝一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)10，負(fù)責(zé)將被測(cè)鋼絲3拉緊后鎖緊，避免張力產(chǎn)生變化而影響測(cè)量結(jié)果；工裝支架15左右兩側(cè)的定位機(jī)構(gòu)11與鎖緊機(jī)構(gòu)10分別安裝在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸系12之上，從而可以實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)被測(cè)鋼絲3轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)13布置于工裝支架15的底部后側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)被測(cè)鋼絲3連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)360度的三維結(jié)構(gòu)參數(shù)檢測(cè)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14用于將電機(jī)13的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到定位機(jī)構(gòu)11，以便實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)11的特殊之處在于，所述的定位機(jī)構(gòu)11采用小型內(nèi)孔定位方式，如圖3所示。定位機(jī)構(gòu)的內(nèi)孔分為三段：

第一段為錐孔，便于手工穿入鋼絲，以便提高操作效率。例如，采用90°、60°的錐孔。

第二段為定位孔，定位孔直徑略大于被測(cè)鋼絲3的直徑，以保證被測(cè)鋼絲3可以順利穿入。小孔直徑與鋼絲3直徑之差應(yīng)小于鏡頭4的景深范圍，限制被測(cè)鋼絲3的徑向晃動(dòng)量，以便保證測(cè)量精度。例如，對(duì)于直徑0.1mm的家被測(cè)結(jié)構(gòu)鋼絲3，假設(shè)鏡頭4的景深為1mm，則定位機(jī)構(gòu)11的小孔直徑應(yīng)不超過(guò)1.1mm為宜。

第三段為減重孔，主要用于減輕定位機(jī)構(gòu)11重量，降低加工難度。

本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)11的特殊之處還在于，所述的定位機(jī)構(gòu)11外形采用階梯軸方式，如圖3所示。定位機(jī)構(gòu)的階梯分為徑、中徑、小徑三段：

第一段為大徑，滿足內(nèi)部錐孔和定位孔的尺寸需要。

第二段為中徑，用于安裝回轉(zhuǎn)軸系12。

第三段為小徑，主要用于安裝鎖緊機(jī)構(gòu)10。小徑外圓制有外螺紋，沿徑向方向制有通槽，槽寬度略大于被測(cè)鋼絲直徑，槽長(zhǎng)度直抵小徑與中徑的臺(tái)階立面位置。

此外，為了提高耐用性，本實(shí)用新型的定位機(jī)構(gòu)11的材質(zhì)應(yīng)采用耐磨材料制成，例如不銹鋼、硬質(zhì)合金等。

本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)軸系12的特殊之處在于，所述的回轉(zhuǎn)軸系12采用雙軸承形式，如圖4所示。一個(gè)軸承為向心軸承16，例如可以采用單列向心球軸承，用來(lái)承受徑向載荷；另一個(gè)軸承采用向心推力軸承17，例如可以采用向心推力球軸承，可以同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷。兩個(gè)軸承的內(nèi)徑與定位機(jī)構(gòu)11的中徑一致，兩個(gè)軸承的距離與定位機(jī)構(gòu)11的中徑段長(zhǎng)度相適合。例如，假設(shè)定位機(jī)構(gòu)11中徑段的直徑為10mm，長(zhǎng)度為20mm，則軸承內(nèi)徑為10mm，兩個(gè)軸承外緣距離不超過(guò)20mm。

本實(shí)用新型的鎖緊機(jī)構(gòu)10的特殊之處在于，所述的鎖緊機(jī)構(gòu)10采用簡(jiǎn)單的螺紋旋緊、端面壓緊的方式進(jìn)行被測(cè)鋼絲3的可靠固定，如圖5所示。鎖緊機(jī)構(gòu)10外形為星星把手或滾花，便于手工旋轉(zhuǎn)操作。鎖緊機(jī)構(gòu)10內(nèi)制作內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋規(guī)格與定位機(jī)構(gòu)11小徑段的外螺紋一致。當(dāng)被測(cè)鋼絲3穿過(guò)定位機(jī)構(gòu)11之后，將被測(cè)鋼絲3自由端拉起，嵌入定位機(jī)構(gòu)11小徑段的通槽之內(nèi)，并靠緊小徑段與中徑段臺(tái)階的立面。此時(shí)將鎖緊機(jī)構(gòu)10旋入定位機(jī)構(gòu)11的小徑段，直至將被測(cè)鋼絲3緊緊壓在定位機(jī)構(gòu)小徑段與中徑段的臺(tái)階立面上，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲3的可靠固定，而且操作快速、方便。

本實(shí)用新型的電機(jī)13的特殊之處在于，所述的電機(jī)13是低速大扭矩電機(jī)，以保證被測(cè)鋼絲旋轉(zhuǎn)的低速與平穩(wěn)。例如，為了實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲3每轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為10秒，假設(shè)傳遞機(jī)構(gòu)14的傳動(dòng)比為1:1，則電機(jī)13的輸出軸轉(zhuǎn)速應(yīng)為60/10＝6r/m。

另一方面，所屬的電機(jī)是雙軸伸電機(jī)，前后兩個(gè)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖6所示。從而可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14來(lái)驅(qū)動(dòng)兩端的定位機(jī)構(gòu)11與鎖緊機(jī)構(gòu)10同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲3的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14的特殊之處在于，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14采用簡(jiǎn)單的圓柱齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)輪與被動(dòng)輪的傳動(dòng)。如圖7所示，

本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特殊之處在于，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪與被動(dòng)輪的齒數(shù)是可以通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)改變的，由此可以改變被測(cè)鋼絲的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。例如，主動(dòng)輪齒數(shù)為56，從動(dòng)輪齒數(shù)為28，則傳動(dòng)比為28:56＝1:2，被測(cè)鋼絲3的轉(zhuǎn)速為電機(jī)13轉(zhuǎn)速的2倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：采用測(cè)量工裝之后，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的功能：一是對(duì)被測(cè)鋼絲進(jìn)行準(zhǔn)確定位，避免鋼絲晃動(dòng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差；二是可以拉緊被測(cè)鋼絲，是的測(cè)量過(guò)程平穩(wěn)；三是可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)鋼絲的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足視覺(jué)方法測(cè)量鋼絲三維立體結(jié)構(gòu)參數(shù)的要求。