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1、(10)申请公布号 CN 103925874 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103925874 A (21)申请号 201410133035.2 (22)申请日 2014.04.03 G01B 11/00(2006.01) (71)申请人 东莞市天勤仪器有限公司 地址 523000 广东省东莞市东城区石井广源 路 7 号 (72)发明人 洪金龙 仇增华 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11350 代理人 赵蕊红 (54) 发明名称 影像测量设备及采用该设备进行影像处理的 方法 (57) 摘要 一种影像测量设备及通过该影像测量设备进 行。
2、影像处理的方法， 影像测量设备设置有底座、 纵 向安装座、 驱动装置、 工作台、 中央控制系统以及 光学成像系统 ； 光学成像系统设置有影像设备和 激光发射器， 影像设备的影像镜头和和激光发射 器的激光头分别固定装配于纵向安装座。采用上 述影像测量设备进行影像处理的方法， 包括如下 步骤 ：（1） 分别通过影像设备和激光发射器获得 检测样品的影像信息 ；（2） 将影像设备得到的影 像信息与激光发射器得到的激光信息进行共坐标 处理， 得到同一坐标系下的影像信息和激光信息。 本发明通过影像设备和激光发射器， 能够同时获 得样品的多个参数， 如表面信息及样品的平面度 参数等， 具有使用方便、 检测高。
3、效省时的特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103925874 A CN 103925874 A 1/1 页 2 1. 一种影像测量设备， 其特征在于 ： 设置有底座、 纵向安装座、 驱动装置、 工作台、 中央 控制系统以及光学成像系统 ； 所述工作台装配于所述底座， 所述光学成像系统装配于所述纵向安装座， 所述光学成 像系统设置于所述工作台上方， 所述驱动装置驱动所述底座和所述纵向安装座中的至少一 个以调整所述光学成像系统与。
4、所述工作台表面的检测样品之间的相对位置 ； 所述中央控制系统设置有影像处理单元和控制单元， 所述影像处理单元与所述光学成 像系统连接， 所述光学成像系统对工作台上的工件进行测量成像， 并将影像数据传输至所 述影像处理单元， 经所述影像处理单元处理后获得工件的检测参数， 所述控制单元与所述 驱动装置连接 ； 所述光学成像系统设置有影像设备和激光发射器， 所述影像设备的影像镜头和和所述 激光发射器的激光头分别固定装配于所述纵向安装座。 2. 根据权利要求 1 所述的影像测量设备， 其特征在于 ： 所述影像镜头与所述激光头设 置为同步升降结构。 3. 根据权利要求 2 所述的影像测量设备， 其特征在。
5、于 ： 所述激光发射器发射的激光与 所述影像镜头的轴线平行。 4. 根据权利要求 3 所述的影像测量设备， 其特征在于 ： 还设置有导航设备， 所述导航设 备的导航镜头装配于所述纵向安装座 , 所述导航镜头的轴线与所述影像镜头的轴线相交， 且所述导航镜头的轴线与所述影像镜头的轴线之间的夹角为锐角。 5. 根据权利要求 4 所述的影像测量设备， 其特征在于 ： 所述导航镜头的轴线与所述影 像镜头的轴线之间的夹角范围为 20至 60。 6. 根据权利要求 5 所述的影像测量设备， 其特征在于 ： 所述导航镜头的轴线与所述影 像镜头的轴线之间的夹角范围为 30至 45。 7. 采用权利要求 1 至 。
6、6 任意一项所述的影像测量设备进行影像处理的方法， 其特征在 于 ： 包括如下步骤 ： （1） 分别通过影像设备和激光发射器获得检测样品的影像信息 ； （2） 将影像设备得到的影像信息与激光发射器得到的激光信息进行共坐标处理， 得到 同一坐标系下的影像信息和激光信息。 8. 根据权利要求 7 所述的影像处理的方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （2） 中的共坐标处理具体是根据影像设备的影像坐标系与激光发射器的激光 坐标系之间的关系进行影像信息与激光信息共坐标处理 ； 影像设备的影像坐标系与激光发射器的激光坐标系之间的关系具体通过如下步骤得 到 ： a. 选择测试样品或者标准块上的一点作为校正测试。
7、点， 通过激光发射器发射激光到校 正测试点， 记录在激光坐标系中所得到的校正测试点对应的坐标为 （Jx1、 Jy1） ； b. 将校正测试点移至影像镜头下方进行测量， 记录在影像坐标系中所得到的校正测试 点对应的坐标为 （Yx1、 Yy1） ； c. 根据坐标 （Jx1、 Jy1） 与坐标为 （Yx1、 Yy1） 获得影像坐标系中任意一点与激光坐标系 中任意一点之间的对应关系。 权 利 要 求 书 CN 103925874 A 2 1/6 页 3 影像测量设备及采用该设备进行影像处理的方法 技术领域 0001 本发明涉及测量设备技术领域， 特别是涉及一种影像测量设备及采用该设备进行 影像处理的。
8、方法。 背景技术 0002 近年来， 随着工业技术的发展， 人们对产品的生产要求越来越高， 对产品的尺寸、 表面平整度等均提出了更高的要求。 影像测量设备由于能够对样品进行直接检测， 因此， 在 工业生产及检测中得到了广泛应用。 0003 现有技术中， 影像测量设备通常设置有一架体、 一工作台以及设置于工作台上方 的光学成像系统， 通过移动工作台将测试样品移动至光学成像系统下方进行相应部位的检 测。现有技术中， 对平面度信息检测及样品表面情况检测， 都是需要通过单独的设备进行， 不能通过一种设备同时获得检测样品的多个信息。 0004 因此， 针对现有技术不足， 提供一种影像测量设备及通过该影像。
9、测量设备进行影 像处理的方法以克服现有技术不足甚为必要。 发明内容 0005 本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种影像测量设备及通过该 影像测量设备进行影像处理的方法， 能够一次性获得检测样品的多个参数信息。 0006 本发明的上述目的通过如下技术手段实现。 提供一种影像测量设备， 设置有底座、 纵向安装座、 驱动装置、 工作台、 中央控制系统以 及光学成像系统 ； 所述工作台装配于所述底座， 所述光学成像系统装配于所述纵向安装座， 所述光学成 像系统设置于所述工作台上方， 所述驱动装置驱动所述底座和所述纵向安装座中的至少一 个以调整所述光学成像系统与所述工作台表面的检测样品之间的。
10、相对位置 ； 所述中央控制系统设置有影像处理单元和控制单元， 所述影像处理单元与所述光学成 像系统连接， 所述光学成像系统对工作台上的工件进行测量成像， 并将影像数据传输至所 述影像处理单元， 经所述影像处理单元处理后获得工件的检测参数， 所述控制单元与所述 驱动装置连接 ； 所述光学成像系统设置有影像设备和激光发射器， 所述影像设备的影像镜头和和所述 激光发射器的激光头分别固定装配于所述纵向安装座。 0007 上述影像镜头与所述激光头设置为同步升降结构。 0008 上述激光发射器发射的激光与所述影像镜头的轴线平行。 0009 上述影像测量设备还设置有导航设备， 所述导航设备的导航镜头装配于所。
11、述纵向 安装座 , 所述导航镜头的轴线与所述影像镜头的轴线相交， 且所述导航镜头的轴线与所述 影像镜头的轴线之间的夹角为锐角。 0010 上述导航镜头的轴线与所述影像镜头的轴线之间的夹角范围为 20至 60。 说 明 书 CN 103925874 A 3 2/6 页 4 0011 上述导航镜头的轴线与所述影像镜头的轴线之间的夹角范围为 30至 45。 0012 本发明同时提供采用上述影像测量设备进行影像处理的方法， 包括如下步骤 ： （1） 分别通过影像设备和激光发射器获得检测样品的影像信息 ； （2） 将影像设备得到的影像信息与激光发射器得到的激光信息进行共坐标处理， 得到 同一坐标系下的影。
12、像信息和激光信息。 0013 优选的， 上述步骤 （2） 中的共坐标处理具体是根据影像设备的影像坐标系与激光 发射器的激光坐标系之间的关系进行影像信息与激光信息共坐标处理 ； 影像设备的影像坐标系与激光发射器的激光坐标系之间的关系具体通过如下步骤得 到 ： a. 选择测试样品或者标准块上的一点作为校正测试点， 通过激光发射器发射激光到校 正测试点， 记录在激光坐标系中所得到的校正测试点对应的坐标为 （Jx1、 Jy1） ； b. 将校正测试点移至影像镜头下方进行测量， 记录在影像坐标系中所得到的校正测试 点对应的坐标为 （Yx1、 Yy1） ； c. 根据坐标 （Jx1、 Jy1） 与坐标为 。
13、（Yx1、 Yy1） 获得影像坐标系中任意一点与激光坐标系 中任意一点之间的对应关系。 0014 本发明的影像测量设备， 设置有底座、 纵向安装座、 驱动装置、 工作台、 中央控制系 统以及光学成像系统 ； 所述工作台装配于所述底座， 所述光学成像系统装配于所述纵向安 装座， 所述光学成像系统设置于所述工作台上方， 所述驱动装置驱动所述底座和所述纵向 安装座中的至少一个以调整所述光学成像系统与所述工作台表面的检测样品之间的相对 位置 ； 所述中央控制系统设置有影像处理单元和控制单元， 所述影像处理单元与所述光学 成像系统连接， 所述光学成像系统对工作台上的工件进行测量成像， 并将影像数据传输至。
14、 所述影像处理单元， 经所述影像处理单元处理后获得工件的检测参数， 所述控制单元与所 述驱动装置连接 ； 所述光学成像系统设置有影像设备和激光发射器， 所述影像设备的影像 镜头和和所述激光发射器的激光头分别固定装配于所述纵向安装座。 采用上述影像测量设 备进行影像处理的方法， 包括如下步骤 ：（1） 分别通过影像设备和激光发射器获得检测样 品的影像信息 ；（2） 将影像设备得到的影像信息与激光发射器得到的激光信息进行共坐标 处理， 得到同一坐标系下的影像信息和激光信息。 本发明通过影像设备和激光发射器， 能够 同时获得样品的多个参数， 如表面信息及样品的平面度参数等。 附图说明 0015 利用。
15、附图对本发明作进一步的说明， 但附图中的内容不构成对本发明的任何限 制。 0016 图 1 是本发明一种影像测量设备的结构示意图 ； 图 2 是本发明一种影像测量设备的光学成像系统的结构示意图 ； 图 3 是本发明一种影像测量设备的光学成像系统的影像镜头及激光头视域示意图 ； 图 4 是本发明一种影像测量设备的光学成像系统的另一结构示意图 ； 图 5 是图 4 的部分结构示意图 ； 图 6 是图 4 的光学成像系统的影像镜头和导航镜头的视域示意图 ； 在图 1 至图 6 中， 包括 ： 说 明 书 CN 103925874 A 4 3/6 页 5 纵向安装座 100、 影像设备 200、 影像。
16、镜头 210、 影像镜头的轴线 L、 影像镜头的视域 220、 激光发射器 300、 激光头 310、 激光 320、 导航设备 400、 导航镜头 410、 导航镜头的轴线 M、 导航镜头的视域 420、 夹角 A、 检测样品 500、 底座 600、 驱动装置 700、 工作台 800。 具体实施方式 0017 结合以下实施例对本发明作进一步描述。 0018 实施例 1。 0019 一种影像测量设备， 如图 1 所示， 设置有底座 600、 纵向安装座 100、 驱动装置 700、 工作台 800、 中央控制系统以及光学成像系统。 0020 工作台 800 装配于底座 600， 光学成像系。
17、统装配于纵向安装座 100， 光学成像系统 设置于工作台 800 上方， 驱动装置 700 驱动底座 600 和纵向安装座 100 中的至少一个以调 整光学成像系统与工作台表面的检测样品之间的相对位置。 0021 通常 , 驱动装置包括横向驱动装置和纵向驱动装置， 横向驱动装置设置于底座， 通过横向驱动装置调节底座上工作台的位置 ； 纵向驱动装置设置于纵向安装座， 通过纵向 驱动装置调节光学成像系统距离测试样品之间的纵向间距。 0022 中央控制系统设置有影像处理单元和控制单元， 影像处理单元与光学成像系统连 接， 光学成像系统对工作台 800 上的检测样品进行测量成像， 并将影像数据传输至所。
18、述影 像处理单元， 经影像处理单元处理后获得工件的检测参数， 控制单元与驱动装置连接。 0023 具体的， 光学成像系统， 如图 2 所示， 设置有影像设备 200 和激光发射器 300， 影像 设备 200 的影像镜头 210 和和激光发射器 300 的激光头 310 分别固定装配于纵向安装座 100。激光发射器 300 发射的激光 320 与影像镜头 210 的轴线 L 平行。 0024 为了便于调整光学成像系统与测试样品之间的间距， 影像镜头 210 与激光头 310 可设置为同步升降结构。这样， 影像镜头 210 与激光头 310 距离测试样品之间的间距可同 步调整。实现影像镜头 21。
19、0 与激光头 310 同步调整的方式很多， 如通过纵向驱动装置， 将影 像镜头 210 与激光头 310 固定于纵向驱动装置， 通过纵向驱动装置同步调节影像镜头 210、 激光头 310 距离测试样品之间的间距。 0025 该影像测量设备， 可以通过激光发射器发射激光检测样品表面的平面度信息， 同 时可以通过影像设备获得检测样品表面信息， 如图案情况、 样品尺寸参数等。 故可以通过一 次检测同时获得检测样品至少两种检测参数。 0026 由于激光发射器与影像设备在检测过程中， 使用的是各自的坐标系， 因此， 需要激 光发射器及影像设备获得的影像信息进行工坐标处理， 得到同一坐标系下的检测样品参 。
20、数。 0027 采用该影像测量设备进行影像处理的方法， 包括如下步骤 ： （1） 分别通过影像设备和激光发射器获得检测样品的影像信息 ； （2） 将影像设备得到的影像信息与激光发射器得到的激光信息进行共坐标处理， 得到 说 明 书 CN 103925874 A 5 4/6 页 6 同一坐标系下的影像信息和激光信息。 0028 其中， 步骤 （2） 中的共坐标处理具体是根据影像设备的影像坐标系与激光发射器 的激光坐标系之间的关系进行影像信息与激光信息共坐标处理 ； 影像设备的影像坐标系与激光发射器的激光坐标系之间的关系具体通过如下步骤得 到 ： a. 选择测试样品或者标准块上的一点作为校正测试点。
21、， 通过激光发射器发射激光到校 正测试点， 记录在激光坐标系中所得到的校正测试点对应的坐标为 （Jx1、 Jy1） ； b. 将校正测试点移至影像镜头下方进行测量， 记录在影像坐标系中所得到的校正测试 点对应的坐标为 （Yx1、 Yy1） ； c. 根据坐标 （Jx1、 Jy1） 与坐标为 （Yx1、 Yy1） 获得影像坐标系中任意一点与激光坐标系 中任意一点之间的对应关系。 0029 本发明的影像测量设备及影像处理方法， 通过一次检测同时获得检测样品的影像 信息及激光影像信息， 再通过共坐标处理， 能够得到检测样品的表面参数、 平面度信息等至 少两种信息， 具有检测方便、 省时高效的特点。 。
22、0030 该影像测量设备在只通过激光头进行样品检测时， 还可以利用影像设备引导激光 头进行目标测试点寻找。 0031 例如利用激光发射器 300 向检测样品 500 表面发射激光进行平面度检测。由于激 光的发射点非常小， 欲将检测目标点移动到激光头 310 下方非常困难。 0032 该影像测量设备的光学成像系统增设了影像镜头 210， 如图 3 所示， 影像镜头 210 的视域 220 远远宽阔于激光头 310 的视域， 故可以先通过影像镜头 210 查找到检测目标点， 再在影像镜头 210 的引导下调整目标检测点到激光头 310 下方。故调整方便， 能够提高检 测效率和检测精度。 0033 。
23、采用上述光学成像系统进行检测目标寻找的方法， 首先通过影像镜头 210 寻找检 测目标， 再在影像镜头 210 的引导下将待检测目标调整至激光头 310 下方进行检测。 0034 上述检测目标寻找的方法， 具体包括以下步骤 ： （1） 影像坐标与激光坐标共坐标校正， 选择测试样品或者标准块上的一点作为校正测试点， 通过激光发射器 300 发射激光到 校正测试点， 记录在激光坐标系中所得到的校正测试点对应的坐标为 （Jx1、 Jy1） ； 将校正测试点移至影像镜头 210 下方进行测量， 记录在影像坐标系中所得到的校正测 试点对应的坐标为 （Yx1、 Yy1） ； 根据坐标 （Jx1、 Jy1）。
24、 与坐标为 （Yx1、 Yy1） 获得影像坐标系中任意一点与激光坐标系中任 意一点之间的对应关系 ； （2）利用影像镜头 210 预先寻找测试目标 S， 测试目标 S 在影像坐标系内的坐标为 （Yxs、 Yys） ， 根据激光坐标系与影像坐标系的关系获得测试目标 S 在激光坐标系中对应的 坐标为 （Jxs、 Jys） ； （3） 在激光坐标系内， 将坐标为 （Jxs、 Jys） 的测试目标移动至激光头 310 下进行测试目 标测量。 0035 综上所述， 该影像测量设备利用光学成像系统寻找测试目标， 能够利用影像设备 200 的宽视域特点， 通过影像镜头 210 预先寻找检测目标， 在影像镜头。
25、 210 的引导下将检测 说 明 书 CN 103925874 A 6 5/6 页 7 目标调整到激光头 310 下方进行检测， 具有调整迅速， 检测效率高的特点。 0036 实施例 2。 0037 一种影像测量设备其它结构与实施例 1 相同， 不同之处在于 ： 还具有如下技术特 征， 如图 4 至图 6 所示， 该光学成像系统还设置有导航设备 400， 导航设备 400 的导航镜头 410 装配于纵向安装座 100, 导航镜头 410 的轴线 M 与影像镜头 210 的轴线 L 相交， 且导航 镜头 410 的轴线 M 与影像镜头 210 的轴线 L 之间的夹角 A 为锐角。 0038 导航。
26、镜头 410 的轴线 M 与所述影像镜头 210 的轴线 L 之间的夹角 A 范围为 20至 60， 优选为 30至 45。 0039 该影像测量设备的光学成像系统， 由于设置有导航镜头 410， 且导航镜头 410 与影 像镜头 210 呈夹角 A 设置。该光学成像系统的导航镜头 410 和影像镜头 210 的视域 220 范 围示意如图 6 所示， 由于导航镜头 410 呈倾斜设置， 因此导航镜头 410 的视域 420 范围远远 宽阔于影像镜头 210 的视域 220， 因此可以在导航镜头 410 的成像参照下， 调整测试样品的 目标测试点移动到影像镜头 210 的视域 220 内进行检。
27、测。调整方便， 能够节省目标检测点 移动到影像镜头 210 视域范围内的时间， 大大提高检测效率。通过影像镜头 210 寻找到测 试目标后， 再在影像镜头 210 的引导下， 将测试目标调整到激光头 310 下方， 能够节省检测 目标寻找时间， 具有调整迅速、 检测结果精确的特点。 0040 其中， 影像镜头 210 在导航镜头 410 的导航引导下寻找测试目标 S， 具体包括如下 步骤 ： （1） 导航坐标与影像坐标共坐标校正， 选择标准块上 n 个不同位置的点作为测试点 P1、 P2Pn, n 为自然数， 且 n 不小于 3 ； 步骤 （1） 中 n 优选等于 4， 测试点 P1、 P2、。
28、 P3和 P4位于矩形的四个顶点 ； 将标准块上的测试点分别移动到影像镜头 210 及导航镜头 410 的视域 420 范围内， 采 用影像镜头 210 和导航镜头 410 分别测量每个测试点的坐标， 通过影像镜头 210 在影像坐 标系下得到与测试点 P1、 P2Pn分别一一对应的测量坐标为 （Yx1、 Yy1） 、（Yx2、 Yy2） （Yxn、 Yyn） , 通过导航镜头 410 在导航坐标系下得到与测试点 P1、 P2Pn分别一一对应 的测量坐标为 （Dx1、 Dy1） 、（Dx2、 Dy2）（Dx3、 Dy3） ； 根据测试点 P1、 P2Pn在影像坐标系及导航坐标系下对应得到的测量。
29、坐标获得影像 坐标系中任意一点与导航坐标系中任意一点之间的对应关系 ； （2） 导航镜头 410 预先寻找测试目标 S， 测试目标 S 在导航坐标系下的坐标为 （Dxs、 Dys） , 根据影像坐标系及导航坐标系之间的对应关系得到测试目标 S 在影像镜头 210 坐标 系对应的坐标 （Yxs、 Yys） ； （3） 在镜头坐标系内， 将坐标为 （Yxs、 Yys） 的测试目标移动至影像镜头 210 视域内。 0041 通过该影像测量设备的光学成像系统寻找检测目标， 利用了导航镜头 410、 影像镜 头210的宽视域特点， 可通过导航镜头410预先找到检测目标， 再将检测目标调整到影像镜 头 2。
30、10 视域内， 再在影像镜头 210 引导下将检测目标调整到激光头 310 下方进行检测， 具有 调整迅速、 检测效率高的特点， 能够迅速得到检测样品 500 的平面度信息。 0042 最后应当说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护 范围的限制， 尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理 解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的实质和 说 明 书 CN 103925874 A 7 6/6 页 8 范围。 说 明 书 CN 103925874 A 8 1/6 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 9 2/6 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 10 3/6 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 11 4/6 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 12 5/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 13 6/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103925874 A 14 。