CN107255457A - 一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置及方法，包括计算机，计算机连接投影仪、相机和旋转台，旋转台置于投影仪和相机的前方，旋转台上放置有被测戒指，通过旋转台带动被测戒指旋转，并通过投影仪和相机对戒指轮廓和表面图案进行采集，最后通过计算机绘制出戒指的形貌，实现了以戒指为主的表面凹凸不均、形状纹理复杂的回转体三维轮廓的快速、高效、精确的重建，该测量装置适用于戒指的测量，也可适用于其他回转类物体的测量。

Description

一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置及方法

技术领域

本发明属于光学三维轮廓测量领域，具体涉及一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置及方法。

背景技术

在诸如机械加工、医学诊断和机器视觉等诸多领域中，人们需要获得物体的三维轮廓信息。如何快速、精确和便捷的获得被测物的三维轮廓信息成为了现代测量领域中一个重要的研究方向。目前已有的三维轮廓测量方法基本都是针对表面形状、纹理较为简单的平面物体，而对于戒指这种表面颜色、纹理复杂，形状凹凸不平的回转类物体，传统的平面三维轮廓测量方法并不直接适用。

针对物体的表面三维轮廓，目前可以采用的测量方法主要有三坐标测量机和光学三维形貌测量技术。三坐标测量机，由于其自身接触式和单点测量的原理，测量繁琐且过程缓慢，不适用于戒指的表面轮廓测量；光学三维形貌测量技术主要包括激光三角法、双目视觉法和投影条纹测量方法。其中，双目视觉由于像素匹配的需求，需要在戒指表面贴标志点，因此方法复杂，不易操作；此外，由于戒指表面形状、颜色等纹理复杂，光学反射特性差，容易造成投影条纹的灰度畸变，对于被测物体表面要求较高，所以此类方法也不适用于戒指这类回转体的表面轮廓测量。而激光三角法由于自身的原理特性，特别适用于表面形状、颜色纹理复杂，光学反射特性差的被测物的三维轮廓测量。然而对于戒指这类回转体被测物，常见的激光三角法测量系统并不能直接适用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置及方法，能够实现以戒指为主的表面凹凸不均、形状纹理复杂的回转体三维轮廓的快速、高效、精确的重建。

为了达到上述目的，一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置，包括计算机，计算机连接投影仪、相机和旋转台，旋转台置于投影仪和相机的前方，旋转台上放置有被测戒指；

所述计算机用于采集投影仪和相机的信息后，利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图，最后添加对应位置的颜色纹理信息后最终实现戒指的三维轮廓重建工作。

所述相机采用工业CCD相机。

所述被测戒指放置在支撑架上，支撑架放置在旋转台上。

一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，将被测戒指放置在旋转台上；

步骤二，关闭投影仪，打开相机，通过计算机控制旋转台匀速旋转，计算机控制相机连续采集被测戒指表面的颜色纹理图片，并将这些图片返回至计算机；

步骤三，旋转台归零，打开投影机，利用投影仪向被测戒指被测表面投影一束一像素宽的光线；

步骤四，通过计算机控制旋转台匀速旋转，计算机控制相机连续采集戒指表面调制的线状光源的投影线，并将这些图片返回至计算机；

步骤五，计算机根据线状光源的投影线的像素偏移与物体高度的几何关系，计算被测回转体的高度信息；

步骤六，计算机对测量结果进行优化，并添加对应的颜色纹理信息，实现戒指三维轮廓的重建工作。

所述步骤一中，被测戒指放置在支撑架上，支撑架固定在旋转台的回转中心上。

所述步骤六中，计算机对测量结果进行优化包括利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图。

与现有技术相比，本装置通过旋转台带动被测戒指旋转，并通过投影仪和相机对戒指轮廓和表面图案进行采集，最后通过计算机绘制出戒指的形貌，实现了以戒指为主的表面凹凸不均、形状纹理复杂的回转体三维轮廓的快速、高效、精确的重建，该测量装置适用于戒指的测量，也可适用于其他回转类物体的测量。

本发明的测量过程分为颜色纹理测量和轮廓几何信息测量两个过程，利用投影仪取代线性激光器在被测戒指表面投射一束光刀，通过控制旋转台带动戒指旋转，实现了戒指的颜色纹理和轮廓的360°全域测量。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明中光刀像素差与被测物体高度的几何关系图；

图3为本发明的测量流程图；

其中1、计算机；2、相机；3、投影仪；4、旋转台；5、被测戒指。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置，包括计算机1，计算机1连接投影仪3、相机2和旋转台4，旋转台4置于投影仪3和相机2的前方，旋转台4上放置有被测戒指5；计算机1用于采集投影仪3和相机2的信息后，利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图，最后添加对应位置的颜色纹理信息后最终实现戒指的三维轮廓重建工作。

优选的，相机2采用工业CCD相机。被测戒指5放置在支撑架上，支撑架放置在旋转台4上。

参见图2和图3，一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，将被测戒指5放置在支撑架上，支撑架固定在旋转台4的回转中心上；

步骤二，关闭投影仪3，打开相机2，通过计算机1控制旋转台4匀速旋转，计算机1控制相机2连续采集被测戒指5表面的颜色纹理图片，并将这些图片返回至计算机1；

步骤三，旋转台4归零，打开投影机3，利用投影仪3向被测戒指5被测表面投影一束一像素宽的光线；

步骤四，通过计算机1控制旋转台4匀速旋转，计算机1控制相机2连续采集戒指表面调制的线状光源的投影线，并将这些图片返回至计算机1；

步骤五，计算机1根据线状光源的投影线的像素偏移与物体高度的几何关系，计算被测回转体的高度信息；

步骤六，计算机1对测量结果进行优化包括利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图，并添加对应的颜色纹理信息，实现戒指三维轮廓的重建工作。

Claims (6)

1.一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置，其特征在于，包括计算机(1)，计算机(1)连接投影仪(3)、相机(2)和旋转台(4)，旋转台(4)置于投影仪(3)和相机(2)的前方，旋转台(4)上放置有被测戒指(5)；

所述计算机(1)用于采集投影仪(3)和相机(2)的信息后，利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图，最后添加对应位置的颜色纹理信息后最终实现戒指的三维轮廓重建工作。

2.根据权利要求1所述的一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置，其特征在于，所述相机(2)采用工业CCD相机。

3.根据权利要求1所述的一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置，其特征在于，所述被测戒指(5)放置在支撑架上，支撑架放置在旋转台(4)上。

4.权利要求1所述的一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将被测戒指(5)放置在旋转台(4)上；

步骤二，关闭投影仪(3)，打开相机(2)，通过计算机(1)控制旋转台(4)匀速旋转，计算机(1)控制相机(2)连续采集被测戒指(5)表面的颜色纹理图片，并将这些图片返回至计算机(1)；

步骤三，旋转台(4)归零，打开投影机(3)，利用投影仪(3)向被测戒指(5)被测表面投影一束一像素宽的光线；

步骤四，通过计算机(1)控制旋转台(4)匀速旋转，计算机(1)控制相机(2)连续采集戒指表面调制的线状光源的投影线，并将这些图片返回至计算机(1)；

步骤五，计算机(1)根据线状光源的投影线的像素偏移与物体高度的几何关系，计算被测回转体的高度信息；

步骤六，计算机(1)对测量结果进行优化，并添加对应的颜色纹理信息，实现戒指三维轮廓的重建工作。

5.根据权利要求4所述的一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置的工作方法，其特征在于，所述步骤一中，被测戒指(5)放置在支撑架上，支撑架固定在旋转台(4)的回转中心上。

6.根据权利要求4所述的一种戒指颜色纹理和形貌的测量装置的工作方法，其特征在于，所述步骤六中，计算机(1)对测量结果进行优化包括利用梯度重心法计算每个角度下每条光线的光刀中心，并基于激光三角法计算得到被测戒指的轮廓信息图。