RU2365876C2 - Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов - Google Patents
Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365876C2 RU2365876C2 RU2007127463/28A RU2007127463A RU2365876C2 RU 2365876 C2 RU2365876 C2 RU 2365876C2 RU 2007127463/28 A RU2007127463/28 A RU 2007127463/28A RU 2007127463 A RU2007127463 A RU 2007127463A RU 2365876 C2 RU2365876 C2 RU 2365876C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measured
- computing device
- measured surface
- sections
- photo
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов заключается в проецировании с помощью источника плоского луча света на измеряемую поверхность яркой контрастной линии, регистрации ее с помощью цифрового фоторегистрирующего устройства, передаче изображения этой линии на вычислительное устройство, определении вычислительным устройством рельефа измеряемой поверхности в плоскости луча по величине искривления линии. При этом плоский луч неподвижен относительно фоторегистрирующего устройства, а сканирование его по всем сечениям измеряемой поверхности осуществляют ручным перемещением фоторегистрирующего устройства (совместно с лучом). Также предусматриваются опорные линии, нанесенные на базовую панель, неподвижную относительно измеряемого объекта, изображения которых фиксируются фоторегистрирующим устройством совместно с линиями сечений и передаются на вычислительное устройство, которое по анализу расположения опорных линий совмещает все измеренные сечения в единую поверхность. Технический результат - повышение точности измерения, простота реализации способа и легкость доступа к различным зонам измеряемой поверхности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для визуализации, математического моделирования и физического воспроизведения геометрии трехмерных объектов, а также их распознавания.
Способ реализует принцип подсветки измеряемой поверхности.
Известен способ и устройства, реализующие принцип подсветки для регистрации формы поверхности.
Способ заключается в том, что с помощью стационарного источника света на объект проецируется система полос, покрывающая измеряемую поверхность. Неподвижное фоторегистрирующее устройство фиксирует эти полосы и по степени их искривления производится вычисление формы поверхности.
Например, патенты WO 99/58930, WO 00/70303, RU 2199716, RU 2199717.
Недостатком данного способа является низкая точность измерения в зонах малых углов наклона измеряемой поверхности к направлению проецирования света (малых углов встречи) а также необходимость его использования в стационарном режиме.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ, реализованный в устройстве для контроля геометрии трехмерных объектов. Патент WO 99/17076.
Способ заключается в формировании с помощью источника плоского луча света на измеряемой поверхности контрастной линии, регистрации этой линии неподвижным фоторегистрирующим устройством и определении рельефа поверхности в плоскости луча по степени искривления линии с помощью цифрового вычислительного устройства, вход которого соединен с выходом фоторегистрирующего устройства.
При этом с целью измерения всей поверхности осуществляется непрерывный поворот плоского луча относительно измеряемого объекта с одновременным измерением угла поворота.
Недостатком данного способа является необходимость его использования в стационарном режиме, низкая точность измерения в зонах малых углов встречи луча с измеряемой поверхностью, а также необходимость измерения угла поворота луча.
Сущность заявляемого изобретения заключается в формировании на измеряемой поверхности контрастной линии, проецируемой источником плоского луча света, регистрации этой линии фоторегистрирующим устройством и определении рельефа поверхности в плоскости луча по степени искривления линии с помощью цифрового вычислительного устройства, вход которого соединен с выходом фоторегистрирующего устройства, причем плоский луч источника света неподвижен относительно фоторегистрирующего устройства, а сканирование измеряемой поверхности по всем сечениям осуществляется за счет перемещения "вручную" фоторегистрирующего устройства (совместно с источником света) таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол встречи луча с поверхностью.
При этом с целью совмещения всех измеренных сечений в единую поверхность предусматриваются две яркие опорные линии, нанесенные на базовую панель, неподвижную относительно измеряемого объекта.
Фоторегистрирующее устройство фиксирует эти линии совместно с линией луча и передает их изображение на вычислительное устройство, которое по анализу этого изображения проводит аналитическое совмещение всех сечений в единую поверхность.
Новизна предлагаемого способа усматривается в том, что с целью упрощения его реализации, а также облегчения доступа к различным зонам измеряемого объекта источник (и луч) света неподвижен относительно фоторегистрирующего устройства и перемещается вместе с ним "вручную" таким образом, чтобы осуществлять непрерывное сканирование всей измеряемой поверхности и с целью увеличения точности измерения обеспечивать максимальный угол встречи луча с этой поверхностью.
Новизна также в том, что вводятся две опорные линии, неподвижные относительно измеряемого объекта, по анализу изображения которых вычислительное устройство проводит совмещение всех измеренных сечений в единую поверхность.
Совокупность приведенных существенных признаков приводит к достижению технического результата, который выражается в повышении точности измерения, простоте реализации способа и легкости доступа к различным зонам измеряемой поверхности.
Совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым результатом.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентноспособности изобретения.
Других технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже изображена схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство содержит цифровую фотокамеру 1, полупроводниковый лазер 2, неподвижный относительно камеры 1, вычислительное устройство 3, базовую панель 4, неподвижную относительно измеряемого объекта 8, с нанесенными на ней опорными линиями 5.
Вход цифрового вычислительного устройства 3 соединен с выходом фотокамеры 1.
Способ бесконтактного обмера трехмерных объектов осуществляют следующим образом.
Плоский пучок 6 оптического излучения лазера 2 дает на поверхности измеряемого объекта яркую линию 7, степень искривления которой пропорциональна кривизне измеряемого объекта 8.
Ручным перемещением фотокамеры 1 (совместно с лазером 2) осуществляют:
а) непрерывное сканирование лазерным лучом всей измеряемой поверхности объекта,
б) оптимизацию ориентации лазера относительно объекта с целью увеличения угла встречи лазерного луча с измеряемой поверхностью.
Фотокамера 1 в непрерывном режиме регистрирует линию 7 лазерного луча и опорные линии 5, нанесенные на базовою панель 4, и передает их на вычислительное устройство 3, которое по анализу искривления линии 7 производит вычисление трех координат измеряемого объекта в плоскости сечений 6 лазерного луча, а по анализу расположения опорных линий 5 производит совмещение всех сечений в единую поверхность.
Предлагаемый способ может использоваться в различных технологических процессах с целью визуализации, распознавания, математического моделирования и физического воспроизведения геометрии трехмерных объектов.
Claims (1)
- Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов, заключающийся в проецировании с помощью источника плоского луча света на измеряемую поверхность яркой контрастной линии, регистрации ее с помощью цифрового фоторегистрирующего устройства, передаче изображения этой линии на вычислительное устройство, определении вычислительным устройством рельефа измеряемой поверхности в плоскости луча по величине искривления линии, при этом плоский луч неподвижен относительно фоторегистрирующего устройства, а сканирование его по всем сечениям измеряемой поверхности осуществляют ручным перемещением фоторегистрирующего устройства (совместно с лучом), отличающийся тем, что предусматриваются опорные линии, нанесенные на базовую панель, неподвижную относительно измеряемого объекта, изображения которых фиксируются фоторегистрирующим устройством совместно с линиями сечений, и передаются на вычислительное устройство, которое по анализу расположения опорных линий совмещает все измеренные сечения в единую поверхность.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007127463/28A RU2365876C2 (ru) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007127463/28A RU2365876C2 (ru) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007127463A RU2007127463A (ru) | 2009-01-27 |
| RU2365876C2 true RU2365876C2 (ru) | 2009-08-27 |
Family
ID=40543559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007127463/28A RU2365876C2 (ru) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2365876C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522840C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Способ электронного сканирования пространства |
| RU2649420C2 (ru) * | 2014-05-20 | 2018-04-03 | Яков Борисович Ландо | Способ дистанционного измерения подвижных объектов |
| RU2706806C2 (ru) * | 2017-05-22 | 2019-11-21 | Яков Борисович Ландо | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов с помощью тени от тонкого стержня или нити |
-
2007
- 2007-07-18 RU RU2007127463/28A patent/RU2365876C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522840C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Способ электронного сканирования пространства |
| RU2649420C2 (ru) * | 2014-05-20 | 2018-04-03 | Яков Борисович Ландо | Способ дистанционного измерения подвижных объектов |
| RU2706806C2 (ru) * | 2017-05-22 | 2019-11-21 | Яков Борисович Ландо | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов с помощью тени от тонкого стержня или нити |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007127463A (ru) | 2009-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heist et al. | High-speed three-dimensional shape measurement using GOBO projection | |
| CN101061367B (zh) | 三维测量装置、三维测量方法以及三维测量程序 | |
| US6549288B1 (en) | Structured-light, triangulation-based three-dimensional digitizer | |
| CN107735645B (zh) | 三维形状测量装置 | |
| TWI291013B (en) | Digital-structured micro-optic three-dimensional confocal surface profile measuring system and technique | |
| EP1990624A3 (en) | Apparatus and method for evaluating an optical system | |
| JP2012215486A (ja) | 表面性状測定装置および表面性状総合評価方法 | |
| RU2365876C2 (ru) | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов | |
| JP5770495B2 (ja) | 形状計測装置および格子投影装置 | |
| US9036157B2 (en) | System of computing surface reconstruction, in-plane and out-of-plane displacements and strain distribution | |
| Chen et al. | Optical 3-D profilometry for measuring semiconductor wafer surfaces with extremely variant reflectivities | |
| TW201231914A (en) | Surface shape evaluating method and surface shape evaluating device | |
| CN118105060A (zh) | 根据阴影提供形状的测量系统 | |
| RU2162591C1 (ru) | Способ определения координат точек и ориентации участков поверхности тела сложной формы | |
| RU2419069C2 (ru) | Способ бесконтактного измерения формы объекта | |
| RU153982U1 (ru) | Устройство контроля линейных размеров трехмерных объектов | |
| Wang et al. | Development of a novel multi-line laser triangulation scanning system based on the rotary diffraction grating | |
| TWI509216B (zh) | 用以取得場景中的深度資訊之裝置與方法 | |
| TW201024687A (en) | Measuring device for water level by laser optical imaging technology and method for the same | |
| Antón et al. | Optical method for the surface topographic characterization of Fresnel lenses | |
| JP6864911B2 (ja) | 面形状歪測定装置 | |
| Visentini-Scarzanella et al. | Tissue shape acquisition with a hybrid structured light and photometric stereo endoscopic system | |
| RU164082U1 (ru) | Устройство контроля линейных размеров трехмерных объектов | |
| RU2706806C2 (ru) | Способ бесконтактного измерения трехмерных объектов с помощью тени от тонкого стержня или нити | |
| Kim et al. | Accurate 3D reconstruction of highly reflective mechanical part surfaces using a structured light method with combined phase shift and gray code |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090719 |