[實用新型]變頻投影柵線三維形貌測量儀

有效

• 申請號: 200820133665.X
• 申請日: 2008-09-04
• 公開（公告）號: CN201311277Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 張熹;陸鵬;吳君毅;艾鋼;曾憲友;鄭長江;顧愛中;姚輝;羅飛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G03B29/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 郭 蔚

技術領域

本發明涉及一種旨在對結構三維形貌測量或缺陷檢測的非接觸式光學測量儀，尤其涉及一種變頻投影柵線三維形貌測量儀。

背景技術

早期常用影像云紋法測量物體的三維形貌，如圖1所示的雙頻投影柵三維形貌測量儀，其包括一第一光柵11、一第二光柵12、-CCD?2、-大功率投影燈3、-成像物鏡4、-精密平動臺6、以及-計算機7。該測量儀是在被測物體與圖像采集系統之間(靠近被測物體5)放置一塊固定柵節距的物理光柵11，在投影燈的照射下，投影在被測物的柵線由于被測物體表面形狀的高低起伏而彎曲變形。通過圖像采集及計算可以直觀的判別被測物的外形，如檢查對稱性、缺陷檢測等，得到實際的三維尺寸。這對于進行模型設計、現場測試的工程技術人員來說很重要。但是，該儀器存在以下的缺點：

1、要求兩塊柵板的密度(頻率)不同就可以測量，但是一般柵線密度是固定的，所以測量物體的表面梯度、大小等都受到限制；尤其，若被測物體積較大，相應柵線的面積也要大，顯然限制了該方法的擴展。

2、對圖1的裝置若產生相移，必須要對被測物精密平移，從而獲得相移電子散斑干涉條紋圖，再解出數字化的位移，這樣的相移會產生誤差，使測量精度受影響。

發明內容

本發明的目的是解決三維形貌數字化測量的通用性和測量精度低的問題，而提供的一種變頻投影柵線三維形貌測量儀。該變頻投影柵線三維形貌測量儀和方法對不同大小的被測試件、不同的光源照射方向都普遍適用，而且相移的產生不是通過通常的機械調節或利用壓電陶瓷壓電效應的方式產生，而是通過計算機精密的自動生成。對于儀器的便利性、通用性、緊湊性等特點得到巨大提升。

本發明的技術方案是：變頻投影柵線三維形貌測量儀，其特點是，包括：投影柵發生裝置和圖像采集裝置；所述的投影柵發生裝置包括計算機和與計算機連接的數碼投影儀；所述的圖像采集裝置由順序排列的數碼相機或CCD數碼攝像頭、參考光柵、成像物鏡組成一體，所述的數碼相機或CCD數碼攝像頭與計算機連接；計算機負責產生變頻的投影物理光柵到數碼投影儀，將柵線投射到被測物表面進行測量，并從數碼相機或CCD數碼攝像頭采集圖像、產生相移、計算結果得到等高線值。

上述變頻投影柵線三維形貌測量儀，其中，所述的圖像采集裝置的數碼相機或CCD數碼攝像頭、參考光柵、成像物鏡的軸心在同一條軸線上。

上述變頻投影柵線三維形貌測量儀，其中，還包括一第一支架，所述的投影柵發生裝置設置在所述第一支架上。

上述變頻投影柵線三維形貌測量儀，其中，還包括一第二支架，所述的圖像采集裝置設置在所述第二支架上。

上述變頻投影柵線三維形貌測量儀，其中，所述的成像系統中設置的光柵的面積大于等于CCD靶面。

本發明由于采取了以上的技術方案，與現有技術相比，其產生的技術效果是明顯的：

①利用計算機產生均勻的柵線(一般的物理光柵均有刻畫損傷)再外接投影儀，將柵線投射到被測物表面，取代了物理投影柵，不但光柵的質量(密度均勻性、條紋直線性等)能保證，還能通過軟件自動生成不同密度(頻率)的柵線，使得測量靈敏度能在一臺測量儀器上實現動態的調節，這就是變頻技術；

②通過計算機自動相移投影柵線取代了傳統的PZT實現時間相移的自動化控制，從而使得條紋數字化輸出的結果更加精確；

③數碼攝像機或CCD攝像頭與成像物鏡之間放置物理光柵(參考柵)，其位置需要調節至光柵能在CCD靶面上成一大小合適并且清晰的像，見圖2，該像與被測物表面的物理柵在CCD靶面上重合，直接將得到的圖像輸入到計算機中，通過軟件計算得到三維形貌的等高線值。

總之，該系統可以用于不同構件的現場形貌檢查和測量，而且可以得到數字化的結果。

附圖說明

本發明的特征、性能和優點由以下的實施例及其附圖進一步說明。

圖1是現有技術中雙頻投影柵線三維位移測量儀的結構示意圖。

圖2是本發明變頻投影柵線三維位移測量儀的結構示意圖。

具體實施方式