RU183346U1 - Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects - Google Patents

Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects Download PDF

Info

Publication number
RU183346U1
RU183346U1 RU2018111134U RU2018111134U RU183346U1 RU 183346 U1 RU183346 U1 RU 183346U1 RU 2018111134 U RU2018111134 U RU 2018111134U RU 2018111134 U RU2018111134 U RU 2018111134U RU 183346 U1 RU183346 U1 RU 183346U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
camera
laser
input
platform
measuring
Prior art date
Application number
RU2018111134U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Владимирович Скворцов
Андрей Валериевич Черных
Дарья Михайловна Живоносновская
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева"
Priority to RU2018111134U priority Critical patent/RU183346U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183346U1 publication Critical patent/RU183346U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике. Лазерно-фотометрическое устройство измерения геометрических параметров поверхности криволинейных объектов содержит телекамеру, размещенную на платформе с механическими устройствами задания перемещений по трем ортогональным координатам, снабженными датчиками перемещений, выходы которых, также как и выход телекамеры, подключены ко входу устройства управления обработки, соединенным с видеоконтрольным устройством, на платформе дополнительно размещены лазерный дальномер и проектор сетки, разнесенные на фиксированное расстояние, причем выход дальномера подключен ко входу устройства управления и обработки, выход которого подключен ко входу проектора сетки. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности измерений. 2 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to test equipment. The laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curvilinear objects contains a camera placed on a platform with mechanical devices for setting displacements along three orthogonal coordinates equipped with displacement sensors, the outputs of which, as well as the output of the camera, are connected to the input of the processing control device connected to the video monitoring device , on the platform there are additionally a laser range finder and a grid projector spaced at a fixed distance, at it rangefinder output connected to an input control and processing device, whose output is connected to an input grid projector. The technical result consists in expanding the functionality and increasing the accuracy of measurements. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических размеров и степени искривленности поверхностей объектов сложной формы.The device relates to measuring technique and can be used to measure the geometric dimensions and degree of curvature of the surfaces of objects of complex shape.

Известны бесконтактные оптоэлектронные устройства для измерения геометрических параметров объектов, содержащие телекамеру и блоки обработки, основанные на формировании изображения контролируемого объекта на поверхности ПЗС матрицы телекамеры с дальнейшей передачей данных в ЭВМ и программной обработкой результатов [а.с. SU 1837160, МКИ G01B 21/30, бюлл. №32, 1993; а.с. SU 2052768, МКИ G01B 17/00, бюл. №22, 1995; а.с. SU 1657960, МКИ G01B 21/10, бюл. №23, 1991; а.c. SU 1675664, МКИ G01B 11/02, бюл. №33, 1991; а.с. SU 1716327 МКИ G01B 21/20, бюл. №8, 1992; патент RU №2163395, G06K 9/52, 2000, патент на полезную модель №32261, бюл. №25 от 10.09.2003, патент на полезную модель №73069, бюл. №13 от 10.05.2008]Known non-contact optoelectronic devices for measuring the geometric parameters of objects containing a camera and processing units based on the formation of an image of a controlled object on the surface of a CCD camera matrix with further data transfer to a computer and software processing the results [a.c. SU 1837160, MKI G01B 21/30, bull. No. 32, 1993; A.S. SU 2052768, MKI G01B 17/00, bull. No. 22, 1995; A.S. SU 1657960, MKI G01B 21/10, bull. No. 23, 1991; a.c. SU 1675664, MKI G01B 11/02, bull. No. 33, 1991; A.S. SU 1716327 MKI G01B 21/20, bull. No. 8, 1992; RU patent No. 2163395, G06K 9/52, 2000, utility model patent No. 32261, bull. No. 25 dated 09/10/2003, patent for utility model No. 73069, bull. No. 13 dated 05/10/2008]

Недостатком известных устройств является низкая точность, связанная с оптическими искажениями изображения на границах приемной матрицы, а также зависимостью размера изображения от расстояния объектива телекамеры до контролируемого объекта.A disadvantage of the known devices is the low accuracy associated with optical image distortion at the boundaries of the receiving matrix, as well as the dependence of the image size on the distance of the camera lens to the controlled object.

Прототипом заявляемого изобретения является телевизионное устройство, содержащие телекамеру, соединенную с устройством обработки и видеоконтрольным устройством, отличающееся тем, что телекамера размещена на платформе с микрометрическими устройствами задания перемещений по трем ортогональным координатам, снабженными датчиками перемещений, выходы которых подключены ко входу устройства обработки, (патент РФ на полезную модель №160312 бюл. №7 от 10.03.2016)The prototype of the claimed invention is a television device containing a television camera connected to a processing device and a video monitoring device, characterized in that the camera is placed on a platform with micrometric devices for setting displacements along three orthogonal coordinates equipped with displacement sensors, the outputs of which are connected to the input of the processing device, (patent RF for utility model No. 160312 bull. No. 7 of 03/10/2016)

Недостатком прототипа является недостаточная точность при измерении криволинейных поверхностей, связанная с погрешностью, вносимой несовершенством обработки изображений сильно искривленных поверхностей, а также зависимостью результатов измерений от положения объекта относительно телекамеры.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy when measuring curved surfaces, associated with the error introduced by the imperfection of the image processing of highly curved surfaces, as well as the dependence of the measurement results on the position of the object relative to the camera.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.The technical result is the expansion of functionality and increasing the accuracy of measurements.

Технический результат достигается тем, что в известное лазерно-фотометрическое устройство измерения геометрии искривленных поверхностей, содержащее телекамеру, размещенную на платформе с механическими устройствами задания перемещений по трем ортогональным координатам, снабженными датчиками перемещений, выходы которых, также как и выход телекамеры подключены ко входу устройства управления обработки, соединенным с видеоконтрольным устройством, причем на платформе дополнительно размещены лазерный дальномер и проектор сетки, разнесенные на фиксированное расстояние, причем выход дальномера подключен ко входу устройства управления и обработки, выход которого подключен ко входу проектора сеткиThe technical result is achieved by the fact that in the known laser-photometric device for measuring the geometry of curved surfaces, containing a camera placed on a platform with mechanical devices for setting displacements along three orthogonal coordinates, equipped with displacement sensors, the outputs of which, as well as the output of the camera are connected to the input of the control device processing connected to the video monitoring device, and on the platform additionally placed a laser rangefinder and a mesh projector, nnye a fixed distance, the rangefinder output connected to an input control and processing device, whose output is connected to an input grid projector

Это позволяет формировать полное изображение объекта на экране видеоконтрольного устройства путем анализа искажения сетки.This allows you to create a complete image of the object on the screen of a video monitoring device by analyzing the distortion of the grid.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре 1 приведена структурная схема предложенного устройства, а на фигуре 2 плоское изображение контролируемого участка поверхности с нанесенной на него сеткой.The invention is illustrated by the drawing, where figure 1 shows the structural diagram of the proposed device, and figure 2 is a flat image of a controlled surface area with a grid applied to it.

Устройство состоит из проектора сетки 1, лазерного дальномера 2 и телекамеры 3, закрепленных на платформе 4, способной перемещаться с помощью микрометрических устройств задания перемещений 5, 6, 7 по координатам X, Y, Z. На координатных направляющих платформы 4 размещены датчики перемещений 8, 9, 10, выходы которых, также как и выходы лазерного дальномера 2 и телекамеры 3, подключены к устройству управления и обработки 11, выходы которого соединены со входами проектора 1 и видеоконтрольного устройства 12.The device consists of a grid projector 1, a laser range finder 2, and a camera 3 mounted on a platform 4 that can be moved using micrometric devices for setting displacements 5, 6, 7 along X, Y, Z coordinates. Displacement sensors 8 are placed on the coordinate guides of platform 4, 9, 10, the outputs of which, as well as the outputs of the laser rangefinder 2 and the camera 3, are connected to the control and processing device 11, the outputs of which are connected to the inputs of the projector 1 and the video monitoring device 12.

Принцип работы устройства состоит в следующем (Фиг. 1). В компьютере формируется проекционная сетка с известными размерами а×b, которые могут изменяться программным путем. Сетка может быть не только прямоугольная, но и круговая, либо в виде произвольно ориентированных параллельных полос. На контролируемую поверхность S с помощью проектора 1 наносится сформированная в компьютере проекционная сетка. С помощью лазерного дальномера 2 на поверхность S наносится оптическая метка М, до которой определяется расстояние L0. Расстояния между оптическими осями телекамеры, лазерного дальномера и проектора считаются известными. Затем телекамерой 3 с углом обзора а делается снимок контролируемого участка поверхности объекта с нанесенной на нем координатной сеткой. Изображение поверхности объекта на плоском экране с нанесенной сеткой показано на фигуре 2, где μ, η - координаты экрана. Перед съемкой путем перемещения координатной платформы 4 добиваются попадания лазерной метки М в выбранный узел координатной сетки. Обработка полученного изображения при известных размерах координатной сетки а×b, расстояния L0, расстояний между оптическими осями дальномера, телекамеры и проектора, а также фокусных параметров применяемой оптики позволяет получить пространственные координаты любой точки поверхности. В дальнейшем определить все ее геометрические параметры, такие как кривизна, углы стыковки, вмятины, отклонения от эталонных параметров при наличии цифровой модели объекта.The principle of operation of the device is as follows (Fig. 1). A projection grid is formed in the computer with known dimensions a × b, which can be changed programmatically. The grid can be not only rectangular, but also circular, or in the form of arbitrarily oriented parallel stripes. A projection grid formed in a computer is applied to a controlled surface S using a projector 1. Using a laser range finder 2, an optical mark M is applied to the surface S, to which the distance L 0 is determined. The distances between the optical axes of the camera, laser rangefinder and projector are considered known. Then, camera 3 with a viewing angle a takes a picture of a controlled portion of the surface of the object with the coordinate grid applied on it. The image of the surface of the object on a flat screen with a grid on it is shown in Figure 2, where μ, η are the coordinates of the screen. Before shooting, by moving the coordinate platform 4, the laser mark M is hit in the selected node of the coordinate grid. Processing the obtained image with known dimensions of the coordinate grid a × b, distance L 0 , distances between the optical axes of the range finder, camera and projector, as well as the focal parameters of the applied optics, allows one to obtain spatial coordinates of any point on the surface. In the future, determine all its geometric parameters, such as curvature, docking angles, dents, deviations from the reference parameters in the presence of a digital model of the object.

При необходимости устройство позволяет оперативно, программным способом, изменять шаг и форму сетки путем задания эталонных перемещений платформы по трем координатам проводить калибровку устройства. Можно уточнять данные измерений с помощью выделения изображения и дополнительного пространственного сканирования сложного участка поверхности. Для этого первый снимок делается при нулевом смещении координатной платформы относительно начала координат (точка М), второй и последующий снимки при смещении камеры по координатам X, Y, Z устройствами задания перемещений 5, 6, 7 на известные величины относительно начала координат, фиксируемые датчиками перемещений 8, 9, 10. Все данные измерительной процедуры передаются в устройство обработки 11, в котором происходит вычисление по программе выполняющей обработку изображения. Независимо от смещения оптических оси телекамер от центра фигуры и плоскости измеряемого отрезка, определяя на экране длину шага сетки и цену деления одного пиксела экрана (масштаб) отдельно по координатам X, Y, Z и по формулам аналитической геометрии вычисляется реальный размер изделия. Результат измерительной процедуры выводится на видеоконтрольное устройство 12.If necessary, the device allows you to quickly, programmatically, change the step and shape of the grid by setting the reference displacements of the platform in three coordinates to calibrate the device. You can refine the measurement data using image extraction and additional spatial scanning of a complex surface area. To do this, the first picture is taken at a zero offset of the coordinate platform relative to the origin (point M), the second and subsequent pictures when the camera is displaced along the X, Y, Z coordinates by the movement setting devices 5, 6, 7 by known values relative to the origin, recorded by the displacement sensors 8, 9, 10. All data of the measuring procedure are transmitted to the processing device 11, in which the calculation is performed according to the program performing image processing. Regardless of the shift of the optical axis of the cameras from the center of the figure and the plane of the measured segment, determining the screen grid length and the division price of one pixel of the screen (scale) separately, using the X, Y, Z coordinates and the analytical geometry formulas, the real product size is calculated. The result of the measurement procedure is displayed on the video monitoring device 12.

Изобретение позволяет практически полностью устраниться от влияния перекосов контролируемого объекта относительно оптической оси камеры. При этом, если камерой захватывается все изображение объекта, устройство обработки можно запрограммировать не только на измерение каких-то размеров, но и проводить анализ формы, вычислять центр тяжести, момент сопротивления и т.д. Устройство позволяет значительно повысить точность оперативных измерений геометрических параметров криволинейных объектов, сделав их независимыми от взаимного расположения телекамеры и контролируемого объекта при использовании в широком диапазоне измерений.The invention allows to almost completely eliminate the influence of distortions of the controlled object relative to the optical axis of the camera. Moreover, if the camera captures the entire image of the object, the processing device can be programmed not only to measure some size, but also to analyze the shape, calculate the center of gravity, the moment of resistance, etc. The device can significantly improve the accuracy of operational measurements of geometric parameters of curvilinear objects, making them independent of the relative position of the camera and the controlled object when used in a wide range of measurements.

Claims (1)

Лазерно-фотометрическое устройство измерения геометрии искривленных поверхностей, содержащее телекамеру, размещенную на платформе с механическими устройствами задания перемещений по трем ортогональным координатам, снабженными датчиками перемещений, выходы которых, также как и выход телекамеры подключены ко входу устройства управления обработки, соединенным с видеоконтрольным устройством, отличающееся тем, что на платформе дополнительно размещены лазерный дальномер и проектор сетки, разнесенные на фиксированное расстояние, причем выход дальномера подключен ко входу устройства управления и обработки, выход которого подключен ко входу проектора сетки.A laser-photometric device for measuring the geometry of curved surfaces, containing a camera placed on a platform with mechanical devices for setting displacements in three orthogonal coordinates, equipped with displacement sensors, the outputs of which, as well as the output of the camera, are connected to the input of the processing control device connected to the video monitoring device, which differs the fact that the laser range finder and the projector of the grid, spaced at a fixed distance, are additionally placed on the platform, rangefinder output connected to an input control and processing device, whose output is connected to an input grid projector.
RU2018111134U 2018-03-28 2018-03-28 Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects RU183346U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111134U RU183346U1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111134U RU183346U1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183346U1 true RU183346U1 (en) 2018-09-18

Family

ID=63580589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018111134U RU183346U1 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183346U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2581701A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-17 King Saud University An apparatus for determining a dimension of a selected surface of an object
RU2481554C2 (en) * 2008-10-16 2013-05-10 Аслан Хаджимуратович Абдуев Distance measuring method, and device for its implementation (versions)
RU2556310C2 (en) * 2013-03-29 2015-07-10 Борис Владимирович Скворцов Device for remote measurement of geometric parameters of profiled objects
RU2573767C1 (en) * 2014-12-29 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ДГТУ") Three-dimensional scene scanning device with non-lambert lighting effects
RU160312U1 (en) * 2015-05-08 2016-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Лазерные измерительные комплексы" (ООО "ЛИК") TELEVISION DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF PROFILE OBJECTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2481554C2 (en) * 2008-10-16 2013-05-10 Аслан Хаджимуратович Абдуев Distance measuring method, and device for its implementation (versions)
EP2581701A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-17 King Saud University An apparatus for determining a dimension of a selected surface of an object
RU2556310C2 (en) * 2013-03-29 2015-07-10 Борис Владимирович Скворцов Device for remote measurement of geometric parameters of profiled objects
RU2573767C1 (en) * 2014-12-29 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ДГТУ") Three-dimensional scene scanning device with non-lambert lighting effects
RU160312U1 (en) * 2015-05-08 2016-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Лазерные измерительные комплексы" (ООО "ЛИК") TELEVISION DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF PROFILE OBJECTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10823552B2 (en) Method for the three dimensional measurement of moving objects during a known movement
US20190392609A1 (en) 3 dimensional coordinates calculating apparatus, 3 dimensional coordinates calculating method, 3 dimensional distance measuring apparatus and 3 dimensional distance measuring method using images
KR101604037B1 (en) method of making three dimension model and defect analysis using camera and laser scanning
JP6363863B2 (en) Information processing apparatus and information processing method
TWI635252B (en) Methods and system for inspecting a 3d object using 2d image processing
JP6537237B2 (en) INFORMATION PROCESSING APPARATUS AND METHOD
CN104913737A (en) Component quality checking device based on line laser three-dimensional measurement and detection method of device
CN103575227A (en) Vision extensometer implementation method based on digital speckles
TW201525415A (en) Method and system for calibrating laser measuring apparatus
JP6645140B2 (en) Image calibration apparatus and calibration method
CN106840029A (en) A kind of reflective object surface profiling device high and method
JP2010249589A (en) Method and device for measuring strain
JPWO2016135856A1 (en) Three-dimensional shape measurement system and measurement method thereof
EP3232153B1 (en) Precision hand-held scanner
JP2008275366A (en) Stereoscopic 3-d measurement system
JP2017037053A (en) High-speed measuring method and device by using many cameras
RU183346U1 (en) Laser-photometric device for measuring the geometric parameters of the surface of curved objects
JP2006317418A (en) Image measuring device, image measurement method, measurement processing program, and recording medium
US20160349045A1 (en) A method of measurement of linear dimensions of three-dimensional objects
JPWO2020075213A1 (en) Measuring equipment, measuring methods and microscope systems
RU160312U1 (en) TELEVISION DEVICE FOR MEASURING GEOMETRIC PARAMETERS OF PROFILE OBJECTS
CN114266835A (en) Deformation monitoring control method and system for non-measuring camera
RU2556310C2 (en) Device for remote measurement of geometric parameters of profiled objects
JP6864911B2 (en) Surface shape strain measuring device
JP2014235063A (en) Information processing apparatus and information processing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190329