[發明專利]一種掃描式物體表面三維形貌測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201210397589.4
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102937418A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 李旭東;趙慧潔;李成杰;邊赟;姜宏志
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種掃描式物體表面三維形貌測量裝置,其特征在于：它是由測量頭、計算機和位移臺組成，計算機通過數據線分別與測量頭和位移臺連接；

所述測量頭是由激光器、掃描裝置和成像裝置組成，激光器與成像裝置的光軸之間保持預定夾角，放置于掃描裝置的同側；該激光器是可見光半導體激光器，該掃描裝置由電機、多面轉鏡、角度編碼器組成；電機帶動多面轉鏡和角度編碼器高速旋轉；利用多面轉鏡的特性，實現了對運動物體截面的高速大范圍周期性掃描，掃描方向與物體運動方向垂直；利用角度編碼器，實時讀出激光光束偏轉的角度；該電機是高速伺服電機；該多面轉鏡是定制的高精度多面轉鏡；該角度編碼器是高精度增量式光電編碼器；該成像裝置由透鏡和相機組成，為了保證裝置具有較大的景深，激光光束、相機成像平面與光軸之間的夾角滿足預定條件；具體描述如下：設透鏡焦距為f，激光光點A到透鏡距離為m，A的像點A′到透鏡距離為n；激光光束、成像平面與光軸夾角分別為α、β；成像裝置光路滿足以下條件：

1m+1n=1f]]>

m·tanα=n·tanβ

該透鏡是高質量的光學玻璃透鏡；該相機是工業數字相機；

所述計算機是高性能數字計算機；計算機接收來自相機的圖像數據、來自角度編碼器的旋轉角度數據以及來自位移臺的運動速度數據；計算機對圖像數據進行處理，提取出像點的位置，再根據像點位置、旋轉角度、運動速度計算得到待測物體的三維形貌；

所述位移臺是高精度電動位移臺。

2.一種掃描式物體表面三維形貌測量方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：將測量頭安裝在位移臺上方，被測物體放置于位移臺上；調整測量頭的姿態，使得從測量頭出射光束的掃描方向與位移臺的運動方向垂直，測量頭的高度根據待測物體的大小和測量精度的要求進行調節；

步驟二：計算機控制位移臺開始運動；給測量頭通電，使測量頭內的激光器、掃描裝置和成像裝置處于工作狀態；即，電機帶動多面轉鏡高速轉動，角度編碼器測量多面鏡轉動的角度；激光器發出激光光束，光束經多面轉鏡反射后形成一個掃描面；相機實時采集圖像；

步驟三：計算機從測量頭接收到相機的圖像數據、角度編碼器的角度數據；從位移臺接收位移臺的速度數據；計算機根據接收到的數據實時解算出待測物體的三維形貌數據，完成測量。