RU2678499C2 - Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа - Google Patents
Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678499C2 RU2678499C2 RU2017100424A RU2017100424A RU2678499C2 RU 2678499 C2 RU2678499 C2 RU 2678499C2 RU 2017100424 A RU2017100424 A RU 2017100424A RU 2017100424 A RU2017100424 A RU 2017100424A RU 2678499 C2 RU2678499 C2 RU 2678499C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- coordinates
- measuring
- projection
- laser pattern
- Prior art date
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
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу измерения объемных координат перемещаемого щупа. В способе измерения объемных координат перемещаемого щупа путем проецирования лазерного паттерна из двух или более пространственных положений на известную геометрическую поверхность регистрация полученной картинки осуществляется через оптическую систему фотоматрицей, которая сама жестко механически связана как с геометрической поверхностью проецирования, так и с измерительным щупом, и позволяет математически рассчитать положение измерительного щупа относительно известных координат и векторов проецирования источников лазерного паттерна. Технический результат – повышение точности в получении координат щупа. 2 ил.
Description
Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа путем проецирования лазерного паттерна из двух или более пространственных положений на известную геометрическую поверхность, отличающийся тем, что регистрация полученной картинки осуществляется через оптическую систему фотоматрицей, которая сама жестко механически связана как с геометрической поверхностью проецирования, так и с измерительным щупом, и позволяет математически рассчитать положение измерительного щупа относительно известных координат и векторов проецирования источников лазерного паттерна. Изобретение относится к способам оптического измерения и может быть применено для сборочных операций габаритных конструкций в машиностроении.
Известен способ измерения координат, когда на поверхность проецируют световую точку и регистрируют ее с другого пространственного положения, а расчет координаты световой точки производят по известным триангуляционным формулам, вводя в расчеты полученный по фотоматрице центр светового пятна и заранее известные координаты светоизлучателя и фотоматрицы, а также их вектора поворота в пространстве [1]. Недостатком этого способа является наличие дорогой оптической системы и недешевых фотоматриц с высоким разрешением.
Технический результат изобретения - это возможность получения координаты щупа с большей точностью на недорогом оборудовании. Сущность изобретения заключается в том, что для достижения указанного технического результата в заявленном способе измерения объемных координат применяется проецирование лазерного паттерна на известную геометрическую поверхность с нескольких направлений, отличающееся тем, что данная геометрическая поверхность и фотоматрица жестко механически связаны как между собой, так и с измерительным щупом.
Техническая сущность способа поясняется схемой (Фиг. 1), где 1 и 2 обозначены лазерные излучатели паттерна. 1а, 1б, 1в - трехлинейный паттерн (в данном случае это плоскости излучения и их пересечение с геометрической поверхностью 3) от лазерного излучателя 1, а 2а - однолинейный паттерн (в данном случае - плоскость излучения) от излучателя 2. Свет от них попадает на полуматовую известную геометрическую поверхность 3 (в данном варианте - плоский квадрат) и образует линии 1а, 1б, 1в, 2а, которые регистрируются фотоматрицей 5 через оптическую систему 4. Измерительный щуп 7, фотоматрица 5, оптическая система 4, геометрическая поверхность 3 жестко связаны между собой кронштейнами 6, образуя единый перемещаемый измерительный блок.
Рассмотрим случай, когда излучатель 1 находится в центре системы координат со смещением по оси Z (вверх), центральная плоскость излучения 16 проходит вдоль оси Y через ноль системы координат, а соседние плоскости излучения 1а и 1в имеют равные и противоположные углы вращения по оси Y. Источник 2 находится близко к источнику 1 и проецирует плоскость 2а вдоль оси X через ноль системы координат. Примем исходное положение геометрической поверхности 3 как лежащей на осях X_Y и в нуле системы координат (Фиг. 1). В этом положении фотоматрица 5 получит изображение как на Фиг. 2а. Линии 1а, 1б, 1в будут параллельны и иметь одинаковое расстояние между соседними линиями. Линия 2а будет перпендикулярна 1а, 1б, 1в. Если мы переместим измерительный блок вдоль оси Z (навстречу излучателям 1 и 2), то получим изображение как на Фиг. 2б, где расстояния между соседними линиями 1а-1б и 1б-1в будут тем меньше (по сравнению с Фиг. 2а), чем измерительный блок будет ближе к излучателям (очевидно по геометрическим построениям). Если придать вращение измерительному блоку по оси Y, то получим изображение как на Фиг. 2в, где расстояния между соседними линиями 1а-1б и 1б-1в будут отличаться тем больше, чем больше будет угол вращения. Это также очевидно вытекает из простых геометрических построений при сечении геометрической поверхности 3 лазерными плоскостями 1а, 1б, 1в. Если придать вращение измерительному блоку по оси X, то получим изображение как на Фиг. 2г, где линии 1а и 1в будут наклонены относительно линии 1б. Это также вытекает из геометрических построений пересечений плоскостей. Если придать вращение измерительному блоку по оси Z, то получим изображение как на Фиг. 2д, где линии 1а, 1б, 1в параллельны и с равным расстоянием, но повернуты относительно рамки фотоматрицы. Перемещения измерительного блока вдоль осей X и Y дают похожую на Фиг. 2а картинку, но со смещением линий 1а, 1б, 1в, 2а относительно центра фотоматрицы.
Пусть исходная координата щупа 7 будет XYZ=(0,0,0) и совпадает с центром геометрической поверхности 3. Пусть излучатели 1 и 2 находятся в точке (0,0,1000) и вектора нормалей плоскостей излучения паттерна 1а, 1б, 1в, 2а будут соответственно (-1, 0, 1), (1, 0, 0), (1, 0, 1), (0, 1, 1). Тогда при исходном положении измерительного блока в нуле системы координат (центр геометрической поверхности 3 равен (0, 0, 0)) расстояния между 1а-1б и 1б-1в равны между собой = 1000 мм. Если поднять измерительный блок по оси Z на 500 мм, то получим расстояния между 1а-1б и 1б-1в равными 500 мм, а значит, зная вектора нормалей проекционных плоскостей 1а, 1б, 1в (в нашем случае это углы 45 градусов от вертикали), находим координату щупа по правилу треугольника и получаем (0, 0, 500). Как видим, расчет перемещения по оси Z является элементарной функцией измерения расстояния между линиями 1а-1б и 1б-1в.
Перечень фигур: Фиг. 1 - общая аксонометрическая схема изобретения, Фиг. 2а - вид картинки при нулевом положении измерительного блока, Фиг. 2б - вид картинки при положительном смещении измерительного блока вдоль оси Z, Фиг. 2в - вид картинки при повороте измерительного блока по оси Y, Фиг. 2г - вид картинки при повороте измерительного блока по оси X, Фиг. 2д - вид картинки при повороте измерительного блока по оси Z.
Изобретение технически реализуемо, поскольку применяет известные принципы измерений и использует промышленные лазерные источники паттерна (проекторы или дифракционные решетки) и фотоматрицы с объективами.
Литература
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanner
Claims (1)
- Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа путем проецирования лазерного паттерна из двух или более пространственных положений на известную геометрическую поверхность, отличающийся тем, что регистрация полученной картинки осуществляется через оптическую систему фотоматрицей, которая сама жестко механически связана как с геометрической поверхностью проецирования, так и с измерительным щупом, и позволяет математически рассчитать положение измерительного щупа относительно известных координат и векторов проецирования источников лазерного паттерна.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100424A RU2678499C2 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100424A RU2678499C2 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017100424A3 RU2017100424A3 (ru) | 2018-07-09 |
RU2017100424A RU2017100424A (ru) | 2018-07-09 |
RU2678499C2 true RU2678499C2 (ru) | 2019-01-29 |
Family
ID=62814002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100424A RU2678499C2 (ru) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678499C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5365673A (en) * | 1991-01-08 | 1994-11-22 | Franz Haimer | Multi-coordinate sensing gauge |
RU2034509C1 (ru) * | 1990-05-25 | 1995-05-10 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Способ бесконтактного измерения поверхности стопы |
RU2208370C2 (ru) * | 2001-07-27 | 2003-07-20 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Способ бесконтактного измерения топографии поверхности объекта и устройство для его осуществления |
US7111410B2 (en) * | 2002-12-13 | 2006-09-26 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Centering device, in particular for a probe measuring device |
-
2017
- 2017-01-09 RU RU2017100424A patent/RU2678499C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2034509C1 (ru) * | 1990-05-25 | 1995-05-10 | Санкт-Петербургский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Способ бесконтактного измерения поверхности стопы |
US5365673A (en) * | 1991-01-08 | 1994-11-22 | Franz Haimer | Multi-coordinate sensing gauge |
RU2208370C2 (ru) * | 2001-07-27 | 2003-07-20 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Способ бесконтактного измерения топографии поверхности объекта и устройство для его осуществления |
US7111410B2 (en) * | 2002-12-13 | 2006-09-26 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Centering device, in particular for a probe measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017100424A3 (ru) | 2018-07-09 |
RU2017100424A (ru) | 2018-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110178156B (zh) | 包括可调节焦距成像传感器的距离传感器 | |
US10088296B2 (en) | Method for optically measuring three-dimensional coordinates and calibration of a three-dimensional measuring device | |
US9602811B2 (en) | Method for optically measuring three-dimensional coordinates and controlling a three-dimensional measuring device | |
Lilienblum et al. | A structured light approach for 3-D surface reconstruction with a stereo line-scan system | |
JP2017528727A (ja) | 2dカメラ画像からの3d画像の生成に当たり3d計量器と併用される拡張現実カメラ | |
US20130293700A1 (en) | Method and apparatus of measuring depth of object by structured light | |
US10078898B2 (en) | Noncontact metrology probe, process for making and using same | |
JPWO2006013635A1 (ja) | 3次元形状計測方法及びその装置 | |
Xu et al. | An omnidirectional 3D sensor with line laser scanning | |
JP2019039909A (ja) | 製造中または他の作業中における対象物のライブ計測 | |
Xu et al. | 3D multi-directional sensor with pyramid mirror and structured light | |
WO2016040271A1 (en) | Method for optically measuring three-dimensional coordinates and controlling a three-dimensional measuring device | |
JP2018189497A (ja) | 特徴量を用いた3次元計測方法およびその装置 | |
US20210243423A1 (en) | Handheld three dimensional scanner with an autoaperture | |
Barone et al. | Structured light stereo catadioptric scanner based on a spherical mirror | |
JP2013178174A (ja) | 複数の格子を用いた三次元形状計測装置 | |
RU2678499C2 (ru) | Способ измерения объемных координат перемещаемого щупа | |
JP2014134611A (ja) | 幾何歪み補正装置、プロジェクタ装置、及び幾何歪み補正方法 | |
JP2017037053A (ja) | 多数カメラによる高速度計測方法および装置 | |
Yang et al. | Effect of field of view on the accuracy of camera calibration | |
AKATSUKA et al. | Three-dimensional Shape Measurement Using Optimal Number of Phase-shifting Steps Based on Light-source-stepping Method | |
JP2006308452A (ja) | 3次元形状計測方法および装置 | |
De Ruvo et al. | An omnidirectional range sensor for environmental 3-D reconstruction | |
US11085761B2 (en) | Determining surface structures of objects | |
Jin et al. | Shadow-Based Lightsource Localization with Direct Camera-Lightsource Geometry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190110 |