CN201311277Y - 变频投影栅线三维形貌测量仪 - Google Patents

变频投影栅线三维形貌测量仪 Download PDF

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张熹
陆鹏
吴君毅
艾钢
曾宪友
郑长江
顾爱中
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罗飞
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Abstract

本实用新型公开了一种变频投影栅线三维形貌测量仪，其特点是，包括：投影栅发生装置和图像采集装置；投影栅发生装置包括计算机和与计算机连接的数码投影仪；图像采集装置由顺序排列的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜组成一体，数码相机或CCD数码摄像头与计算机连接；计算机负责产生变频的投影物理光栅到数码投影仪，将栅线投射到被测物表面进行测量，并从数码相机或CCD数码摄像头采集图像、产生相移、计算结果得到等高线值。由于利用数码投影仪取代了大功率投影灯利用了计算机产生均匀的光栅取代了现有技术中一块物理光栅，使得投影栅的频率、大小均可以任意调节，从而适用范围更广，提高了测量的灵敏度和精确度。

Description

变频投影栅线三维形貌测量仪
技术领域
本发明涉及一种旨在对结构三维形貌测量或缺陷检测的非接触式光学测量仪，尤其涉及一种变频投影栅线三维形貌测量仪。
背景技术
早期常用影像云纹法测量物体的三维形貌，如图1所示的双频投影栅三维形貌测量仪，其包括一第一光栅11、一第二光栅12、-CCD 2、-大功率投影灯3、-成像物镜4、-精密平动台6、以及-计算机7。该测量仪是在被测物体与图像采集系统之间(靠近被测物体5)放置一块固定栅节距的物理光栅11，在投影灯的照射下，投影在被测物的栅线由于被测物体表面形状的高低起伏而弯曲变形。通过图像采集及计算可以直观的判别被测物的外形，如检查对称性、缺陷检测等，得到实际的三维尺寸。这对于进行模型设计、现场测试的工程技术人员来说很重要。但是，该仪器存在以下的缺点：
1、要求两块栅板的密度(频率)不同就可以测量，但是一般栅线密度是固定的，所以测量物体的表面梯度、大小等都受到限制；尤其，若被测物体积较大，相应栅线的面积也要大，显然限制了该方法的扩展。
2、对图1的装置若产生相移，必须要对被测物精密平移，从而获得相移电子散斑干涉条纹图，再解出数字化的位移，这样的相移会产生误差，使测量精度受影响。
发明内容
本发明的目的是解决三维形貌数字化测量的通用性和测量精度低的问题，而提供的一种变频投影栅线三维形貌测量仪。该变频投影栅线三维形貌测量仪和方法对不同大小的被测试件、不同的光源照射方向都普遍适用，而且相移的产生不是通过通常的机械调节或利用压电陶瓷压电效应的方式产生，而是通过计算机精密的自动生成。对于仪器的便利性、通用性、紧凑性等特点得到巨大提升。
本发明的技术方案是：变频投影栅线三维形貌测量仪，其特点是，包括：投影栅发生装置和图像采集装置；所述的投影栅发生装置包括计算机和与计算机连接的数码投影仪；所述的图像采集装置由顺序排列的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜组成一体，所述的数码相机或CCD数码摄像头与计算机连接；计算机负责产生变频的投影物理光栅到数码投影仪，将栅线投射到被测物表面进行测量，并从数码相机或CCD数码摄像头采集图像、产生相移、计算结果得到等高线值。
上述变频投影栅线三维形貌测量仪，其中，所述的图像采集装置的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜的轴心在同一条轴线上。
上述变频投影栅线三维形貌测量仪，其中，还包括一第一支架，所述的投影栅发生装置设置在所述第一支架上。
上述变频投影栅线三维形貌测量仪，其中，还包括一第二支架，所述的图像采集装置设置在所述第二支架上。
上述变频投影栅线三维形貌测量仪，其中，所述的成像系统中设置的光栅的面积大于等于CCD靶面。
本发明由于采取了以上的技术方案，与现有技术相比，其产生的技术效果是明显的：
①利用计算机产生均匀的栅线(一般的物理光栅均有刻画损伤)再外接投影仪，将栅线投射到被测物表面，取代了物理投影栅，不但光栅的质量(密度均匀性、条纹直线性等)能保证，还能通过软件自动生成不同密度(频率)的栅线，使得测量灵敏度能在一台测量仪器上实现动态的调节，这就是变频技术；
②通过计算机自动相移投影栅线取代了传统的PZT实现时间相移的自动化控制，从而使得条纹数字化输出的结果更加精确；
③数码摄像机或CCD摄像头与成像物镜之间放置物理光栅(参考栅)，其位置需要调节至光栅能在CCD靶面上成一大小合适并且清晰的像，见图2，该像与被测物表面的物理栅在CCD靶面上重合，直接将得到的图像输入到计算机中，通过软件计算得到三维形貌的等高线值。
总之，该系统可以用于不同构件的现场形貌检查和测量，而且可以得到数字化的结果。
附图说明
本发明的特征、性能和优点由以下的实施例及其附图进一步说明。
图1是现有技术中双频投影栅线三维位移测量仪的结构示意图。
图2是本发明变频投影栅线三维位移测量仪的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2，这是本发明变频投影栅线三维位移测量仪的结构示意图。本发明变频投影栅线三维形貌测量仪，包括设置在第一支架上的投影栅发生装置和设置在第二支架上的图像采集装置；所述的投影栅发生装置包括计算机21和与计算机连接的数码投影仪22；所述的图像采集装置由顺序排列的数码相机或CCD数码摄像头31、参考光栅32、成像物镜33组成一体，所述的数码相机或CCD数码摄像头与计算机连接；计算机负责产生变频的投影物理光栅到数码投影仪，将栅线投射到被测物表面进行测量，并从数码相机或CCD数码摄像头采集图像、产生相移、计算结果得到等高线值。所述的图像采集装置的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜的轴心在同一条轴线上。
本发明变频投影栅线三维形貌测量仪中，所述的成像系统中设置的光栅的面积大于等于CCD靶面。一般栅线面积只要和CCD靶面一样大即可，只要投影灯的能量足够，投影扩束能力就能决定测量的面积。
使用时，将被测物体固定，调节投影仪固定在三角架上，调节其中心高度，保证投影栅线均匀的投射到被测物体的表面；成像物镜、参考光栅、CCD顺序固化成一套系统，并整体固定在另一三角架上，也要调节中心高及成像清晰，并采集图像，通过计算机产生相移，并最终计算得到数字化的结果。
计算机产生黑白相间的光栅条纹由接驳其上的数码投影仪投射出，照射在被测物体上；只要对该条纹在计算机中进行频率变化和相位变化就分别是变频和相移，故该系统完全是自动化、数字化的变频投影系统。
本发明变频投影栅线三维形貌测量仪的测量方法包括以下步骤：
a、准备：将被测物放置在与图像采集装置同轴线、且在投影栅发生装置的数码投影仪的光圈内的地方；
b、开始测量：
b1、将计算机产生的均匀的栅线输入到投影仪，产生自动相移投影栅线，通过投影仪将该栅线投射到被测物表面；
b2、将数码摄像机或CCD摄像头与成像物镜之间放置的物理光栅按需要调节至光栅能在CCD靶面上成像清晰的位置，该成像与被测物表面的物理栅在CCD靶面上重合；
b3、直接将得到的图像输入到计算机中，通过计算机计算结果得到三维形貌的等高线值。所述的通过CCD采集图像、计算机相移光栅的同时得到三幅图像，通过图像处理，得到三维物体的形貌等高线值。
本发明利用数码投影仪取代了大功率投影灯，这样可以将计算机产生的光栅通过投影仪直接投射在被测物体上，对于不同大小的测量物体可以选用不同功率的投影仪。利用了计算机产生均匀的光栅取代了其中一块物理光栅，使得投影栅的频率、大小均可以任意调节，从而适用范围更广；采用数码摄像机或CCD摄像头直接将得到的图像输入到计算机中，从而可以用图像软件进行数字图像处理和分析；不但投影光栅可自动产生，而且相移也可以由计算机自动完成，不需要配备复杂的精密平移机构，理论上讲这样的相移没有误差，所以该方法得到的结果精度远高于一般的投影栅线法；通过布置在测量仪本体上的CCD采集图像，计算机相移光栅的同时得到三幅图像，通过图像处理，得到三维物体的形貌等高线值。具有很高的灵敏度和精确度。实现了测量的自动化和全场数字化。

Claims (5)

1、变频投影栅线三维形貌测量仪，其特征在于，包括：投影栅发生装置和图像采集装置；所述的投影栅发生装置包括计算机和与计算机连接的数码投影仪；所述的图像采集装置由顺序排列的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜组成一体，所述的数码相机或CCD数码摄像头与计算机连接；计算机负责产生变频的投影物理光栅到数码投影仪，将栅线投射到被测物表面进行测量，并从数码相机或CCD数码摄像头采集图像、产生相移、计算结果得到等高线值。
2、根据权利要求1所述的变频投影栅线三维形貌测量仪，其特征在于，所述的图像采集装置的数码相机或CCD数码摄像头、参考光栅、成像物镜的轴心在同一条轴线上。
3、根据权利要求1所述的变频投影栅线三维形貌测量仪，其特征在于，还包括一第一支架，所述的投影栅发生装置设置在所述第一支架上。
4、根据权利要求1所述的变频投影栅线三维形貌测量仪，其特征在于，还包括一第二支架，所述的图像采集装置设置在所述第二支架上。
5、根据权利要求1所述的变频投影栅线三维形貌测量仪，其特征在于，所述参考光栅的面积大于等于CCD靶面。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813462A (zh) * 2010-04-16 2010-08-25 天津理工大学 单处理器控制的三维形貌光学测量系统及测量方法
CN103712576A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 上海瑞立柯信息技术有限公司 一种可编程控制的光栅投影装置
CN111566438A (zh) * 2018-12-19 2020-08-21 合刃科技（深圳）有限公司 图像获取方法及系统
CN114083459A (zh) * 2021-11-23 2022-02-25 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种消旋机构ccd中心与回转中心一致性调校装置及方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102768025B (zh) * 2012-07-19 2015-01-07 西安交通大学 一种物体各点独立测量的多步变频率投影条纹测量方法
CN104089585B (zh) * 2014-07-28 2016-08-24 北京理工大学 基于单幅正交栅线的宏微观三维变形测量方法
CN105486245A (zh) * 2015-11-19 2016-04-13 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种测量复合材料冲击后凹坑深度的实验装置及方法
CN106840251B (zh) * 2015-12-07 2020-04-14 中国电力科学研究院 一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813462A (zh) * 2010-04-16 2010-08-25 天津理工大学 单处理器控制的三维形貌光学测量系统及测量方法
CN103712576A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 上海瑞立柯信息技术有限公司 一种可编程控制的光栅投影装置
CN111566438A (zh) * 2018-12-19 2020-08-21 合刃科技（深圳）有限公司 图像获取方法及系统
CN114083459A (zh) * 2021-11-23 2022-02-25 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种消旋机构ccd中心与回转中心一致性调校装置及方法
CN114083459B (zh) * 2021-11-23 2024-05-17 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种消旋机构ccd中心与回转中心一致性调校装置及方法

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