專(zhuān)利名稱(chēng)：精密視頻測(cè)繪分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析儀器，具體涉及一種精密視頻測(cè)繪分析儀。
背景技術(shù)：
在我們的日常工作和生活等方面會(huì)遇到很多細(xì)小的或者形狀特異的，尤其是不允 許接觸(如軟的橡膠等)的物件，根本沒(méi)有辦法通過(guò)常規(guī)的游標(biāo)卡尺等工具來(lái)測(cè)量。又基 于目前國(guó)內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)水平比較薄弱。 更特別針對(duì)紡織、印刷、電子電路行業(yè)都必須使用的網(wǎng)板印刷，之前由于沒(méi)有大尺 寸的、非接觸的、高精度視頻放大測(cè)量，無(wú)法在印刷制版和翻印過(guò)程中的變形系數(shù)問(wèn)題得出 具體的明確的數(shù)據(jù)，也就無(wú)法把印刷精度提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種精密視頻測(cè)繪分析儀。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種精密視頻測(cè)繪分析儀，其由機(jī)械部分和數(shù)控系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件組成， 機(jī)械部分是由攝像頭電控升降座、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架座、左右氣浮
墊支架、氣浮導(dǎo)軌槽、左右側(cè)柜、攝像頭罩、左支撐架組成，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在Y軸移動(dòng)機(jī)
構(gòu)的導(dǎo)軌上，攝像頭電控升降座安裝在X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)軌上，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)軌
固定左右側(cè)柜上，左右氣浮墊支架分別通過(guò)支架座固定在左右側(cè)柜上且與X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)連
接，攝像頭罩固定在攝像頭電控升降座上。 數(shù)控系統(tǒng)是由CPU、運(yùn)動(dòng)控制卡、圖像信號(hào)、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)、X 光柵尺、Y光柵尺、搖桿、X電機(jī)、Y電機(jī)、Z電機(jī)、編碼器、攝像機(jī)平臺(tái)、背光源、照射同軸光、 CPU與運(yùn)動(dòng)控制卡連接，運(yùn)動(dòng)控制卡分別與X光柵尺、Y光柵尺、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z 伺服驅(qū)動(dòng)、編碼器信號(hào)連接，X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)分別控制X電機(jī)、Y電機(jī)、Z 電機(jī)，攝像機(jī)平臺(tái)的圖像信號(hào)傳輸給CPU，搖桿控制運(yùn)動(dòng)控制卡，背光源、照射同軸光給攝像 機(jī)提供光源。 數(shù)控系統(tǒng)的控制過(guò)程描述整套數(shù)控系統(tǒng)保證了移動(dòng)攝像頭到任意要觀察位置并
取得坐標(biāo)，進(jìn)而通過(guò)坐標(biāo)得出檢測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系，為分析形變提供數(shù)據(jù)依據(jù)。其移動(dòng)過(guò)
程如下計(jì)算機(jī)接受軟件控制位移尺寸數(shù)據(jù)命令后，向控制卡發(fā)出移動(dòng)命令，控制卡輸出驅(qū)
動(dòng)信號(hào)給相應(yīng)的軸驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器發(fā)出電信號(hào)給電機(jī)；在這同時(shí)，光柵尺不斷的反饋實(shí)際移
動(dòng)尺寸，直到計(jì)算機(jī)要移動(dòng)的位置和實(shí)際檢測(cè)位置誤差小于規(guī)定值(3um)。氣浮用氣控制系
統(tǒng)保證整個(gè)移動(dòng)是在沒(méi)有磨損的氣浮墊支撐作用下滑動(dòng)。背光源或照明同軸光源保證了攝
像機(jī)對(duì)要攝取影響部位最清晰的畫(huà)面效果。 本系統(tǒng)軟件包含數(shù)控移動(dòng)控制軟件和形變分析軟件。 1.數(shù)控移動(dòng)控制軟件，能夠接受人工即時(shí)移動(dòng)命令，或整個(gè)文件命令，并匯報(bào)實(shí)際 移動(dòng)距離坐標(biāo)等關(guān)系。
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2.視頻影像觀測(cè)和圖像文件保存。 3.對(duì)工件進(jìn)行基本尺寸測(cè)量，如點(diǎn)，線，圓，以及由此類(lèi)元素構(gòu)成的之間關(guān)系，如 距離，半徑，中心，切點(diǎn)等等。 4.將理論文件坐標(biāo)輸入電腦，通過(guò)影像檢測(cè)得出實(shí)際位置坐標(biāo)，通過(guò)比對(duì)，分析得 出產(chǎn)品形變，并提出修正系數(shù)以至提高產(chǎn)品精度。 形變分析軟件流程是輸入理論標(biāo)準(zhǔn)值MARK坐標(biāo)點(diǎn)文件、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)顯示標(biāo)準(zhǔn) 圖案現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)攝像頭，確定實(shí)物原點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)攝像頭，確定實(shí)物X軸向末端上MARK點(diǎn)坐 標(biāo)，取得實(shí)物在X軸上放置時(shí)旋轉(zhuǎn)角度以及原點(diǎn)位置。依據(jù)原點(diǎn)平移坐標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)角度，推 算出每一個(gè)測(cè)量MARK點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)位置。逐一將攝像頭移至推算得出的坐標(biāo)點(diǎn)位置。在 推算坐標(biāo)點(diǎn)位置附近，依據(jù)實(shí)際圖像分析確立實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)，是否檢測(cè)完畢？將得出的實(shí)際 坐標(biāo)進(jìn)行系列運(yùn)，以左下角對(duì)齊，觀察形變以中心對(duì)齊，觀察形變，根據(jù)形變數(shù)據(jù)，得到修正 系數(shù)，修正系數(shù)后，重新觀察推斷形變。 無(wú)論實(shí)物放在什么位置和角度，在自動(dòng)測(cè)量形變時(shí)機(jī)器都能將攝像頭自動(dòng)移到測(cè)
量點(diǎn)附近，來(lái)觀測(cè)實(shí)際形變位置。是經(jīng)過(guò)理論推算新的坐標(biāo)點(diǎn)得到的。 如理論坐標(biāo)點(diǎn)P理論(X， Y) ， X軸向末端坐標(biāo)點(diǎn)Px末(Xm， Ym)， 推算得到坐標(biāo)點(diǎn)P推算(Xt， Yt) 先得到實(shí)物旋轉(zhuǎn)角度Arfa = arctg(Ym/Xm)， 原設(shè)計(jì)坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的角度Beta = arctg (Y/X) 得到推算坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的角度Gama = Arfa+Beta 而到原點(diǎn)的距離是一定的，即r = (X~2+Y~2) ~ (1/2) 最后得出 Xt = r X Cos (Gama) Xt = r X Sin (Gama) P推算(Xt，Yt) 由于形變是極其微小的，將理論標(biāo)準(zhǔn)圖形與實(shí)際測(cè)試圖形放在同一畫(huà)面中將會(huì)難 于觀察和區(qū)別，因此引入了形變放大系數(shù)，能夠使形變趨勢(shì)更加明顯。特此將顯示坐標(biāo)點(diǎn)在 理論和實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)之間關(guān)系基礎(chǔ)上加以處理。 本發(fā)明根據(jù)高清攝像頭(130萬(wàn)像素)拍攝的進(jìn)行測(cè)量部位的視頻圖像，由計(jì)算機(jī) 控制三軸移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)而移動(dòng)承載物件，移動(dòng)的距離通過(guò)電子光柵尺來(lái)反饋給計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行 全自動(dòng)測(cè)量?jī)x器。該全自動(dòng)視頻測(cè)量?jī)x能夠進(jìn)行多方位、無(wú)接觸的、快速測(cè)量精確尺寸，自 動(dòng)記錄參數(shù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)大批量測(cè)量的儀器?？梢詽M(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中很多物件一次性需 測(cè)量多個(gè)位置的各不相同尺寸參數(shù)，節(jié)約很多時(shí)間。


圖1為機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的數(shù)控系統(tǒng)方框圖；
圖3為本發(fā)明的控制軟件流程圖；
圖4為效果圖； 圖5為某次實(shí)際檢測(cè)軟件自動(dòng)輸出后的報(bào)表截圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明 如圖1所示，機(jī)械部分是由攝像頭電控升降座1、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)5、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6、 支架座14、左右氣浮墊支架3、氣浮導(dǎo)軌槽7、左右側(cè)柜8、9、攝像頭罩10、左支撐架13組成， X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)5安裝在Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6的導(dǎo)軌上，攝像頭電控升降座1安裝在X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu) 上5的導(dǎo)軌上，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)6通過(guò)導(dǎo)軌固定左右側(cè)柜8、9上，左右氣浮墊支架3分別通過(guò) 支架座14固定在左右側(cè)柜8、9上且與X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)5連接，攝像頭罩10固定在攝像頭電 控升降座1上，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)5上設(shè)置X軸罩4，在左右側(cè)柜8、9的一側(cè)設(shè)置操作臺(tái)11，左 右側(cè)柜8、9之間設(shè)置平臺(tái)12且在平臺(tái)12上設(shè)置背光源2。 數(shù)控系統(tǒng)是由CPU、運(yùn)動(dòng)控制卡、圖像信號(hào)、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)、X 光柵尺、Y光柵尺、搖桿、X電機(jī)、Y電機(jī)、Z電機(jī)、編碼器、攝像機(jī)平臺(tái)、背光源、照射同軸光、 CPU與運(yùn)動(dòng)控制卡連接，運(yùn)動(dòng)控制卡分別與X光柵尺、Y光柵尺、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z 伺服驅(qū)動(dòng)、編碼器信號(hào)連接，X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)分別控制X電機(jī)、Y電機(jī)、Z 電機(jī)，攝像機(jī)平臺(tái)的圖像信號(hào)傳輸給CPU，搖桿控制運(yùn)動(dòng)控制卡，背光源、照射同軸光給攝像 機(jī)提供光源。 如理論坐標(biāo)點(diǎn)P理論(X， Y) ， X軸向末端坐標(biāo)點(diǎn)Px末(X邁，YJ ， 推算得到坐標(biāo)點(diǎn)P推算(Xt， Yt) 先得到實(shí)物旋轉(zhuǎn)角度Arfa = arctg (Ym/Xm)， 原設(shè)計(jì)坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的角度Beta = arctg (Y/X) 得到推算坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的角度Gama = Arfa+Beta 而到原點(diǎn)的距離是一定的，即r = (X~2+Y~2) ~ (1/2) 最后得出 Xt = r X Cos (Gama) Xt = r X Sin (Gama) P推算(Xt，Yt) 1、如理論坐標(biāo)點(diǎn)P理論(X， Y)，實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)P實(shí)際(Xr， Yr)，顯示用坐標(biāo)點(diǎn)P顯示(Xs， Ys)，形變觀察放大倍數(shù)Deta，那么其關(guān)系如下 P顯示(Xs， Ys) = P理論(X， Y) + (P實(shí)際(Xr， Y》-P理論(X， Y))X Deta
2、將理論點(diǎn)以及顯示點(diǎn)放在同一幅畫(huà)面上，得到如下效果圖4 :
某次實(shí)際檢測(cè)軟件自動(dòng)輸出后的報(bào)表截圖5 : 修正系數(shù)的取得是依照在X向和Y向和理論設(shè)計(jì)值的偏移量，取偏移量的平均值 和該軸向總坐標(biāo)長(zhǎng)的比構(gòu)成。進(jìn)行修正時(shí)就用該系數(shù)進(jìn)行反向伸縮。
權(quán)利要求
一種精密視頻測(cè)繪分析儀，其由機(jī)械部分和數(shù)控系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件組成，其特征在于機(jī)械部分是由攝像頭電控升降座、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架座、左右氣浮墊支架、氣浮導(dǎo)軌槽、左右側(cè)柜、攝像頭罩、左支撐架組成，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上，攝像頭電控升降座安裝在X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)軌上，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)軌固定左右側(cè)柜上，左右氣浮墊支架分別通過(guò)支架座固定在左右側(cè)柜上且與X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，攝像頭罩固定在攝像頭電控升降座上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密視頻測(cè)繪分析儀，其特征在于數(shù)控系統(tǒng)是由CPU、運(yùn)動(dòng) 控制卡、圖像信號(hào)、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)、X光柵尺、Y光柵尺、搖桿、X電機(jī)、 Y電機(jī)、Z電機(jī)、編碼器、攝像機(jī)平臺(tái)、背光源、照射同軸光、CPU與運(yùn)動(dòng)控制卡連接，運(yùn)動(dòng)控制 卡分別與X光柵尺、Y光柵尺、X伺服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)、編碼器信號(hào)連接，X伺 服驅(qū)動(dòng)、Y伺服驅(qū)動(dòng)、Z伺服驅(qū)動(dòng)分別控制X電機(jī)、Y電機(jī)、Z電機(jī)，攝像機(jī)平臺(tái)的圖像信號(hào)傳 輸給CPU，搖桿控制運(yùn)動(dòng)控制卡，背光源、照射同軸光給攝像機(jī)提供光源。
3. 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精密視頻測(cè)繪分析儀，其特征在于形變分析軟件流程是 輸入理論標(biāo)準(zhǔn)值MARK坐標(biāo)點(diǎn)文件、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)顯示標(biāo)準(zhǔn)圖案現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)攝像頭，確定實(shí)物 原點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)攝像頭，確定實(shí)物X軸向末端上MARK點(diǎn)坐標(biāo)，取得實(shí)物在X軸上放置時(shí)旋轉(zhuǎn) 角度以及原點(diǎn)位置。依據(jù)原點(diǎn)平移坐標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)角度，推算出每一個(gè)測(cè)量MARK點(diǎn)的實(shí)際坐 標(biāo)位置。逐一將攝像頭移至推算得出的坐標(biāo)點(diǎn)位置。在推算坐標(biāo)點(diǎn)位置附近，依據(jù)實(shí)際圖 像分析確立實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)，是否檢測(cè)完畢？將得出的實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行系列運(yùn)，以左下角對(duì)齊，觀 察形變以中心對(duì)齊，觀察形變，根據(jù)形變數(shù)據(jù)，得到修正系數(shù)，修正系數(shù)后，重新觀察推斷形 變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精密視頻測(cè)繪分析儀，其由機(jī)械部分和數(shù)控系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件組成，其特征在于機(jī)械部分是由攝像頭電控升降座、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架座、左右氣浮墊支架、氣浮導(dǎo)軌槽、左右側(cè)柜、攝像頭罩、左支撐架組成，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上，攝像頭電控升降座安裝在X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)軌上，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)導(dǎo)軌固定左右側(cè)柜上，左右氣浮墊支架分別通過(guò)支架座固定在左右側(cè)柜上且與X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，攝像頭罩固定在攝像頭電控升降座上。本發(fā)明的自動(dòng)視頻測(cè)量?jī)x能夠進(jìn)行多方位、無(wú)接觸的、快速測(cè)量精確尺寸，自動(dòng)記錄參數(shù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)大批量測(cè)量的儀器。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101793496SQ200910097920
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者吳為, 姚麗萍, 彭崇榮, 徐宏博, 施定, 陳媛媛 申請(qǐng)人:杭州新三聯(lián)電子有限公司