CN1746619A - 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置 - Google Patents

一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1746619A
CN1746619A CN 200510019587 CN200510019587A CN1746619A CN 1746619 A CN1746619 A CN 1746619A CN 200510019587 CN200510019587 CN 200510019587 CN 200510019587 A CN200510019587 A CN 200510019587A CN 1746619 A CN1746619 A CN 1746619A
Authority
CN
China
Prior art keywords
width
slit
controller
measurement
cylindrical lens
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CN 200510019587
Other languages
English (en)
Other versions
CN1308655C (zh
Inventor
张新宝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
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 Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CNB2005100195871A priority Critical patent/CN1308655C/zh
Publication of CN1746619A publication Critical patent/CN1746619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1308655C publication Critical patent/CN1308655C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置，它包括依次位于同一光路上的激光器、扩束镜、光缝隙、柱面镜组件、CCD和控制器，光缝隙位于光缝隙直线扫描器上，并由其驱动沿X向运动；光缝隙的长度大于被测的几何形体截面Y向的宽度，其缝宽小于X向的测量分辨率；柱面镜组件由柱面镜、或柱面镜和成像透镜组构成，控制器用于运动控制和测量信号的采集和处理。本发明长方向(X)的最小测量分辨率为20μm、宽方向(Y)的最小测量分辨率为1μm，而且被测对象与测量系统没有相对运动，即没有运动误差。由于运动件的质量很小，其扫描的工作极限频率大于200Hz。本发明具有光路短、简单和光噪声小的特点，且还具有结构简单、制造简便和稳定性好的特点。

Description

一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置
技术领域
本发明涉及一种投影测量装置，具体涉及一种背投平行光的不同长、宽方向测量分辨率的二维外形轮廓自扫描投影测量装置。
背景技术
二维轮廓光学扫描装置作为获取二维几何形状的一种有力的投影成像测量工具，在几何形状测量研究中获得广泛应用。近年来学者们对此技术进行了大量研究，一直以来主要以同样的长、宽方向测量分辨率的二维外形轮廓扫描装置为主。
在“车灯接触片检测方法”(见《光学仪器》，1998，20(2)：3-7)一文中提出了一种典型的二维外形轮廓的投影成像测量方法。其特点是以面阵CCD(电荷耦合器件)为传感器、同样的长、宽方向测量分辨率，有标定误差。这种测量技术效果显著，但当被测对象的长、宽方向的尺寸的比很大(＞10)且长、宽方向的测量分辨率要求不同(比率＞5)时，它的测量效果显著变差。
在“火车车轮踏面磨损量识别研究”(见《华中理工大学学报》，2000，28(7)：51-53)一文中介绍了一种扫描式二维外形轮廓的投影成像测量方法。它采用线阵CCD图像传感器，被测对象相对测量系统运动来进行二维外形轮廓的测量。它的系统结构大，有运动误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置，该装置没有运动误差，结构小。
本发明提供的一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置，其特征在于：该装置包括依次位于同一光路上的激光器、扩束镜、光缝隙、柱面镜组件、CCD和控制器，光缝隙位于光缝隙直线扫描器上，并由其驱动沿X向运动；光缝隙的长度大于被测的几何形体截面Y向的宽度，其缝宽小于X向的测量分辨率；柱面镜组件为柱面镜、或由柱面镜和成像透镜组构成，控制器用于运动控制和测量信号的采集和处理。
本发明采用一个背投射的大的准直激光束与光缝隙及其直线扫描器实现了被测的几何形体截面轮廓二维扫描。本发明利用光缝隙直线扫描器测量X方向的尺寸，利用光缝隙和CCD测量Y方向的尺寸，以此可解决被测对象的长、宽方向的尺寸的比很大(＞10)且长、宽方向的测量分辨率可以不同(比率＞5)的问题。与常规的二维扫描方法相比，本二维外形轮廓自扫描测量的长方向(X)的最小测量分辨率为20um、宽方向(Y)的最小测量分辨率为1um，而且被测对象与测量系统没有相对运动，即没有运动误差。由于运动件的质量很小，其扫描的工作极限频率大于200Hz。本发明具有光路短、简单和光噪声小的特点，且还具有结构简单、制造简便和稳定性好的特点。
附图说明
图1.为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明的控制原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
本发明定义直角坐标系为：垂直于光缝隙的方向为X(即长度方向)；光缝隙的方向为Y(即宽度方向)；背投平行光的方向为Z。
如图1所示，本发明包括依次位于同一光路上的激光器1、扩束镜2、光缝隙4、柱面镜组件6、CCD7和控制器8，光缝隙4位于光缝隙直线扫描器5上，被测几何形体3位于扩束镜2和光缝隙4之间。
光缝隙直线扫描器5用于驱动光缝隙4沿X向运动，光缝隙则自动获取了Y方向的尺寸信息。
激光器1选用小功率的激光器。
扩束镜2可采用单个扩束镜或由多个扩束镜在长度方向拼接而成，经扩束镜2扩束后的光束的长度应大于被测几何形体的长度。
光缝隙4为长形缝隙，其长度大于被测的几何形体截面Y向的宽度，其缝宽小于X向的测量分辨率。
光缝隙直线扫描器5可以采用电驱动的机械装置，其运动的重复定位精度(包括XY平面内的偏转误差)小于X向的测量分辨率。
柱面镜组件6可以采用一个柱面镜和成像透镜组组成，当Y向成像比例为1∶1时，柱面镜组件6，可以只用一个柱面镜。
CCD7可以是线阵CCD或面阵CCD。
控制器8用于运动控制和测量信号的采集和处理。首先控制器8向激光器1提供电源，并驱动光缝隙直线扫描器5及获得其位置信号。其次控制器8驱动CCD7，并获得Y向的信号。最后控制器8进行信号处理。
激光器发射的激光束经扩束镜后，形成一个大的准直激光束并照射到被测几何形体，光源发出的光一部分被被测几何形体轮廓遮挡，另一部分则依次经光缝隙4、柱面镜组件6照射到CCD7上，形成了对应某一具体X坐标值处的被测几何形体截面轮廓的具体Y坐标值，这个具体Y坐标值对应CCD7的具体光敏单元，它由CCD7转化为光电信号输送给控制器8；同时控制器8记录对应的X坐标值。控制器8控制光缝隙直线扫描器5驱动光缝隙4沿X向运动就获得了被测的几何形体截面轮廓的对应所有具体X坐标值处的具体Y坐标值，控制器记录Y坐标值和对应的X坐标值，从而获得了被测的几何形体截面轮廓的X、Y坐标值的集合，即数字化的被测的几何形体截面轮廓---二维外形轮廓。
如图2所示，被测几何形体3也可置于光缝隙4和柱面镜组件6之间。
实例：
本实施例采用功率mW级激光器，例如波长λ＝0.670μm的半导体激光器。扩束镜可以采用扩束倍数大于10倍的透镜组组成，例如由一个焦距-15mm凹透镜和一个焦距200mm的凸透镜组成，且透镜组的间距可微调。光缝隙是宽度小于1mm且直线度误差为1/10缝宽的长形缝隙；光缝隙直线扫描器可以是一对转轴。柱面镜组件可以采用一个柱面镜和一个成像透镜组组成。CCD可以是线阵CCD或面阵CCD。
本发明对同样的长、宽方向测量分辨率的二维外形轮廓的测量性能差，但对长、宽方向的尺寸的比很大(＞10)且长、宽方向的测量分辨率要求不同(比率＞5)的被测对象的测量中，本发明具有明显的优势。
本发明并不局限于上面所述的实例，本领域一般技术人员可以根据本发明公开的内容采用多种实施方式实现本发明。

Claims (1)

1、一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置，其特征在于：该装置包括依次位于同一光路上的激光器(1)、扩束镜(2)、光缝隙(4)、柱面镜组件(6)、CCD(7)和控制器(8)，光缝隙(4)位于光缝隙直线扫描器(5)上，并由其驱动沿X向运动；光缝隙(4)的长度大于被测的几何形体截面Y向的宽度，其缝宽小于X向的测量分辨率；柱面镜组件(6)由柱面镜、或柱面镜和成像透镜组构成，控制器(8)用于运动控制和测量信号的采集和处理。
CNB2005100195871A 2005-10-13 2005-10-13 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置 Expired - Fee Related CN1308655C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100195871A CN1308655C (zh) 2005-10-13 2005-10-13 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100195871A CN1308655C (zh) 2005-10-13 2005-10-13 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1746619A true CN1746619A (zh) 2006-03-15
CN1308655C CN1308655C (zh) 2007-04-04

Family

ID=36166253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100195871A Expired - Fee Related CN1308655C (zh) 2005-10-13 2005-10-13 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1308655C (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101893425A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 清华大学 基于线阵图像的视觉式全参数车轮定位检测系统和方法
CN101652626B (zh) * 2007-04-05 2011-07-13 株式会社尼康 形状测定装置及形状测定方法
CN104101611A (zh) * 2014-06-06 2014-10-15 华南理工大学 一种类镜面物体表面光学成像装置及其成像方法
CN104930988A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 西南科技大学 一种光纤阵列端面倾斜角测量仪及测量方法
CN105333835A (zh) * 2014-08-07 2016-02-17 上海通用汽车有限公司 整车尺寸测量装置及整车尺寸测量方法
CN112113512A (zh) * 2020-08-19 2020-12-22 信义汽车部件（天津）有限公司 一种汽车玻璃外轮廓确定方法及其确定装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19628216A1 (de) * 1996-07-12 1998-01-15 Hilti Ag Setzwerkzeug für selbstschneidende Hinterschnittanker
FR2817042B1 (fr) * 2000-11-22 2003-06-20 Saint Gobain Procede et dispositif d'analyse de la surface d'un substrat
JP2004037317A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Murata Mfg Co Ltd 三次元形状測定方法、三次元形状測定装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652626B (zh) * 2007-04-05 2011-07-13 株式会社尼康 形状测定装置及形状测定方法
CN101893425A (zh) * 2010-07-09 2010-11-24 清华大学 基于线阵图像的视觉式全参数车轮定位检测系统和方法
CN101893425B (zh) * 2010-07-09 2012-06-27 清华大学 基于线阵图像的视觉式全参数车轮定位检测系统和方法
CN104101611A (zh) * 2014-06-06 2014-10-15 华南理工大学 一种类镜面物体表面光学成像装置及其成像方法
CN105333835A (zh) * 2014-08-07 2016-02-17 上海通用汽车有限公司 整车尺寸测量装置及整车尺寸测量方法
CN104930988A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 西南科技大学 一种光纤阵列端面倾斜角测量仪及测量方法
CN104930988B (zh) * 2015-06-29 2018-06-05 西南科技大学 一种光纤阵列端面倾斜角测量仪及测量方法
CN112113512A (zh) * 2020-08-19 2020-12-22 信义汽车部件（天津）有限公司 一种汽车玻璃外轮廓确定方法及其确定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1308655C (zh) 2007-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1267725C (zh) 成分分析
CN1215543C (zh) 用于评估多晶硅薄膜的装置
US8760626B2 (en) Focus detection apparatus for projection lithography system
CN111584415A (zh) 一种用于晶圆键合的对准系统
CN1815137A (zh) 阵列垂直腔面发射激光器共焦显微系统
CN101050949A (zh) 大视场物体微观表面三维形貌的测量系统及其测量方法
CN1188659C (zh) 无接触式三维测量物体的装置和确定测量点坐标的坐标系统的方法
CN110057313A (zh) 一种自动激光聚焦形貌测量系统
CN110702026A (zh) 一种基于复光束角度自适应光学的平面度三维形貌检测装置及其处理方法
CN101504273A (zh) 物体平面微、纳米尺寸的测量装置及其测量方法
CN1746619A (zh) 一种二维外形轮廓自扫描投影测量装置
WO2015133014A1 (ja) 走査プローブ顕微鏡及び、これを用いた試料測定方法
CN1330927C (zh) 大轮径外径光学投影测量装置
CN1831474A (zh) 基于垂直位移扫描的非接触式表面形貌测量方法及测量仪
CN108709509B (zh) 轮廓照相机、配套的超大直径回转体工件非接触式测径仪以及非接触式回转体测量方法
US11530914B2 (en) Shape measuring method
CN117190908A (zh) 一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法
JP6513807B2 (ja) 光テープ上の溝構造の回折撮像
CN2704038Y (zh) 自聚焦透镜聚焦性能测试仪
CN1991333A (zh) 零阿贝误差测量系统及其方法
CN111288926B (zh) 基于法向跟踪的自由曲面共焦测量方法及装置
CN1815139A (zh) 表面形貌分析系统及其分析方法
CN1512549A (zh) 带电粒子束绘图装置及其缩小率和台架相位测定方法、控制方法
CN2748898Y (zh) 二维扫描型光学质量检测装置
JP2008256637A (ja) ３次元形状測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070404

Termination date: 20101013