超聲檢測中攝像頭與超聲探頭相對位置的標定裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種超聲檢測中攝像頭與超聲探頭相對位置的標定裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波檢測是無損檢測中的一種常用方式，也是焊縫質(zhì)量的常用的檢測手段。超聲波檢測中大部分是通過檢測超聲波通過待測工件后的透射強度或反射強度的大小來表征工件內(nèi)部的分布特征，判別工件的焊接質(zhì)量。
[0003]在電接觸觸點的焊接質(zhì)量檢測過程中，需要設置合適的掃描范圍，為了保證掃描范圍的準確，需要對超聲探頭進行初步定位，使得超聲探頭對準工件表面。在進行超聲探頭定位時，要根據(jù)攝像頭和超聲探頭的相對位置，在攝像頭對準工件之后，調(diào)節(jié)超聲探頭的位置，使超聲探頭對準工件，實現(xiàn)超聲探頭的定位。
[0004]目前國內(nèi)外推出的超聲檢測產(chǎn)品中，都沒有提出超聲探頭的初定位裝置，更沒有針對超聲探頭和攝像頭相對位置的標定提出解決方案。
[0005]公開號為CN103267807A(申請?zhí)朇N201310160721.4)的中國發(fā)明專利申請，公開了一種超聲波檢測設備中的探頭標定方法和裝置，公開號為CN103110429A(申請?zhí)?201210191466.5)的中國發(fā)明專利申請，公開了一種超聲波探頭的光學標定方法，但是以上兩個發(fā)明主要是采用不同的方法，對超聲探頭的性能進行了標定，不涉及超聲探頭的定位，更沒有涉及攝像頭和探頭相對位置的標定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種超聲檢測中攝像頭與超聲探頭相對位置的標定裝置與方法，該標定裝置與方法可以簡便、準確地實現(xiàn)攝像頭和超聲探頭相對位置。
[0007]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明提供一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，包括超聲檢測設備的測量水槽、超聲探頭、信號發(fā)生器、攝像頭以及標定試樣，其中:
[0009]所述標定試樣固定于所述超聲檢測設備的測量水槽內(nèi)；
[0010]所述超聲探頭連接所述信號發(fā)生器；
[0011]所述信號發(fā)生器，向超聲探頭發(fā)射脈沖信號，脈沖信號經(jīng)過超聲探頭的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換成超聲波信號，經(jīng)過耦合介質(zhì)，到達標定試樣表面；
[0012]所述攝像頭，用于確定標定試樣中心的位置；通過攝像頭可以看到標定試樣的整體范圍；
[0013]所述標定試樣，其作用是進行攝像頭和超聲探頭相對位置標定的基礎。
[0014]優(yōu)選地，所述攝像頭由多個等距圓環(huán)和一個十字標志組成，十字標志的交叉點是同心圓環(huán)的圓心。
[0015]優(yōu)選地，所述標定試樣上刻有標準的十字形槽標志，且十字標志的中心位于標定試樣的中心。
[0016]優(yōu)選地，所述攝像頭十字標志結(jié)合標定試樣的十字標志進行位置標定。
[0017]優(yōu)選地，所述標定試樣的尺寸范圍小于攝像頭的視野范圍，且標定試樣全部位于掃描范圍內(nèi)。
[0018]更優(yōu)選地，所述標定試樣為長方體，但不僅限于長方體。
[0019]本發(fā)明還提供一種攝像頭和超聲探頭相對位置的標定方法，所述方法包括如下步驟:
[0020]步驟1:將標定試樣放在水槽中，固定標定試樣的位置，并將標定試樣的位置設定為(0，0，0)；
[0021]步驟2:將攝像頭和超聲探頭組成的整體結(jié)構(gòu)進行組裝；
[0022]步驟3:通過機械結(jié)構(gòu)控制攝像頭和超聲探頭整體結(jié)構(gòu)移動，同時要求攝像頭可以看到標定試樣的整體范圍，觀察，直到激光筆十字標志和標定試樣的十字交叉重疊，記錄下攝像頭運動的相對位移(Λ XI，Λ Y1，Λ Zl);
[0023]步驟4:使用超聲探頭掃描所述標定試樣，要求掃描的范圍大于標定試樣的大小，且標定試樣全部位于掃描范圍內(nèi)，得到掃描圖像；
[0024]步驟5:對得到的掃描圖像進行圖像處理，得到掃描圖像的中心位置和標定試樣十字標志中心位置的相對位置(Λ X2，Λ Υ2，Δ 12)；
[0025]步驟6:得到攝像頭和超聲探頭的相對位置為(Λ Xl+Λ X2，Λ Yl+Λ Y2，Δ Zl+ Δ Ζ2)，至此完成攝像頭和超聲探頭之間的位置標定。
[0026]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明實現(xiàn)了攝像頭位置和超聲探頭相對位置的標定，保證了探頭初定位時的準確性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實施例的攝像頭與探頭相對位置的標定裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實施例的標定試樣示意圖；
[0029]圖3為本實施例的攝像頭定位標志示意圖；
[0030]圖4為本實施例的攝像頭定位工件時的示意圖；
[0031]圖5為本實施例的超聲探頭定位工件時的示意圖；
[0032]圖中為標定試樣，2為水槽，3為超聲探頭，4為攝像頭固定裝置，5為攝像頭，6為攝像頭和超聲探頭移動裝置，7為攝像頭十字標志，8為測試結(jié)果圖的中心。
【具體實施方式】
[0033]以下對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，以下的說明僅為理解本發(fā)明技術(shù)方案之用，不用于限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。
[0034]如圖1所示，為本實施例的標定裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述標定裝置包括標定試樣1、水槽2、超聲探頭3、攝像頭固定部件4、信號發(fā)生器、攝像頭5、攝像頭和超聲探頭移動部件6，其中:
[0035]所述標定試樣I固定在所述水槽2中，其作用是進行攝像頭和超聲探頭相對位置標定的基礎；
[0036]所述超聲探頭3固定在攝像頭和超聲探頭移動部件6上，超聲探頭3連接所述超聲信號發(fā)生器;
[0037]所述信號發(fā)生器，向超聲探頭3發(fā)射一定頻率的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)過超聲探頭3的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換成超聲波信號，經(jīng)過耦合介質(zhì)，到達標定試樣I表面；
[0038]所述攝像頭5通過攝像頭固定部件4固定在攝像頭和超聲探頭移動部件6上，所述攝像頭作用是確定標定試樣中心的位置。
[0039]如圖2所示，為本實施例標定試樣I的示意圖。圖中，所述標定試樣I為長方體，但不僅限于長方體；所述標定試樣I的表面刻有十字形槽標志，且該十字標志的中心位于標定試樣I的中心。
[0040]如圖3所示，為本實施例攝像頭5的定位標志示意圖。圖中，所述攝像頭5由多個等距圓環(huán)和一個十字標志組成，攝像頭十字標志7的交叉點正是同心圓環(huán)的圓心。通過所述攝像頭5可以看到標定試樣I的整體范圍。
[0041]如圖4所示，為本實施例利用攝像頭定位工件時的示意圖。在利用所述攝像頭5進行定位時，控制攝像頭5移動，通過人眼觀察，直到標定試樣I的十字標志和攝像頭十字標志7重疊，并記錄移動攝像頭5和超聲探頭3的距離，為(Λ XI，Λ Y1，Λ Zl)。
[0042]如圖5所不，為本實施例利用超聲探頭定位工件的不意圖。利用超聲探頭3掃描標定試樣I要求掃描的范圍大于標定試樣I的尺寸大小，且標定試樣I全部位于掃描范圍內(nèi)。利用超聲探頭3進行掃描，得到掃描圖像；經(jīng)過圖像處理，計算得到掃描圖像的中心位置和標定試樣I十字交叉中心位置的相對位置(Λ Χ2，Λ Υ2，Δ Ζ2)。
[0043]那么，可以計算，攝像頭5和超聲探頭3的相對位置為(ΛΧ1+ΛΧ2，ΛΥ1+ΛΥ2，Δ Zl+ Δ Ζ2)，從而完成超聲檢測中攝像頭與超聲探頭相對位置的標定。
[0044]本發(fā)明實現(xiàn)了攝像頭位置和超聲探頭相對位置的標定，保證了探頭初定位時的準確性。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的部分實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍做任何限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)做的任何修改，等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，包括超聲檢測設備的測量水槽、超聲探頭、信號發(fā)生器、攝像頭以及標定試樣，其中: 所述標定試樣固定于所述超聲檢測設備的測量水槽內(nèi)； 所述超聲探頭連接所述信號發(fā)生器； 所述信號發(fā)生器，向超聲探頭發(fā)射脈沖信號，脈沖信號經(jīng)過超聲探頭的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換成超聲波信號，經(jīng)過耦合介質(zhì)，到達標定試樣表面； 所述攝像頭，用于確定標定試樣中心的位置；通過攝像頭能看到標定試樣的整體范圍； 所述標定試樣，是進行攝像頭和超聲探頭相對位置標定的基礎。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，所述攝像頭由多個等距圓環(huán)和一個十字標志組成，十字標志的交叉點是同心圓環(huán)的圓心。
3.如權(quán)利要求2所述的一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，所述標定試樣上刻有標準的十字形槽標志，且十字標志的中心位于標定試樣的中心。
4.如權(quán)利要求3所述的一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，所述攝像頭十字標志結(jié)合標定試樣的十字標志進行位置標定。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，所述標定試樣的尺寸范圍小于攝像頭的視野范圍，且標定試樣全部位于掃描范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的一種超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定裝置，其特征在于，所述標定試樣為長方體。
7.—種采用上述任一權(quán)利要求所述裝置的超聲檢測中攝像頭和超聲探頭相對位置的標定方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟1:將標定試樣放在水槽中，固定標定試樣的位置，并將標定試樣的位置設定為(0,0,0)； 步驟2:將攝像頭和超聲探頭組成的整體結(jié)構(gòu)進行組裝； 步驟3:控制攝像頭和超聲探頭整體結(jié)構(gòu)移動，同時攝像頭能看到標定試樣的整體范圍，觀察，直到激光筆十字標志和標定試樣的十字交叉重疊，記錄下攝像頭運動的相對位移(ΔΧΙ,ΔΥΙ,ΔΖΙ)； 步驟4:使用超聲探頭掃描所述標定試樣，要求掃描的范圍大于標定試樣的大小，且標定試樣全部位于掃描范圍內(nèi)，得到掃描圖像； 步驟5:對得到的掃描圖像進行圖像處理，得到掃描圖像的中心位置和標定試樣十字標志中心位置的相對位置(Λ Χ2，Λ Υ2，Δ Ζ2)； 步驟6:得到攝像頭和超聲探頭的相對位置為(ΛΧ1+ΛΧ2，ΛΥ1+ΛΥ2，ΛΖ1+ΛΖ2)，至此完成攝像頭和超聲探頭之間的位置標定。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超聲檢測中攝像頭與超聲探頭相對位置的標定裝置與方法，所述裝置包括超聲檢測設備的測量水槽、超聲探頭、信號發(fā)生器、攝像頭以及標定試樣，所述標定試樣固定于所述超聲檢測設備的測量水槽內(nèi)；所述超聲探頭連接所述信號發(fā)生器；所述信號發(fā)生器，向超聲探頭發(fā)射一定頻率的脈沖信號，脈沖信號經(jīng)過超聲探頭的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換成超聲波信號，經(jīng)過耦合介質(zhì)，到達標定試樣表面；所述攝像頭，用于確定標定試樣中心的位置；通過攝像頭能看到標定試樣的整體范圍；所述標定試樣，是進行攝像頭和超聲探頭相對位置標定的基礎。
【IPC分類】G01N29-30
【公開號】CN104792885
【申請?zhí)枴緾N201510158731
【發(fā)明人】裘揆, 張國方, 陳樂生
【申請人】上海和伍新材料科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月3日