[發明專利]具有滑塊的光學測量裝置和光學測量方法

有效

• 申請號: 201310163817.6
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103389047A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 安德烈·克拉斯
• 申請（專利權）人: 空中客車德國運營有限責任公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;李春暉

技術領域

本發明涉及用于測量對象的表面輪廓的光學測量裝置，該光學測量裝置包括三腳架，在三腳架上安裝有相機平臺，其中，在相機平臺上布置有至少兩個照相機，用于對包括標記元件的對象進行成像，并且所述至少兩個照相機以可以從兩個不同視角執行對對象進行成像的方式布置在相機平臺上。此外，本發明涉及借助于這樣的測量裝置來測量對象的表面輪廓的光學測量方法。

本發明的領域涉及光學測量技術，特別地涉及基于圖像處理的光學測量技術，例如照相測量法。照相測量法是根據對象的位置和形狀來測量對象的方法。在該方法中，不直接對要測量的對象進行測量，而是間接地對要測量的對象的先前拍攝的測量圖像進行測量。根據測量圖像，于是可以確定空間位置或三維形狀。這樣的測量方法也可以用于測量位移和形變。

背景技術

從US2007018327已知一種用于測量部件的表面的方法，該方法使用照相測量法和激光跟蹤法來測量表面。在上述的所公開的方法中，相機沿著路徑移動，其中，從不同視角記錄部件的表面的多個圖像。此外，記錄相機在記錄圖像之時的每個點處的位置。

在該方法中，在第一步驟中，通過使用兩個相機測量表面來生成第一組測量數據，其中使用了照相測量法。在第二步驟中，通過使用激光跟蹤器測量表面來生成第二組測量數據。在第三步驟中，在使用激光跟蹤器的情況下確定關于相機位置的數據。最后，第一組測量數據和第二組測量數據與涉及相機位置的數據疊加在一起。

除了用于測量部件的表面的方法之外，所印刷的公布披露了用于測量部件的表面的系統。該系統包括沿著路徑移動的滑塊。相機被布置在滑塊上以便固定在適當位置，該相機在沿著路徑的各個位置拍攝部件的表面的圖像。另外，在滑塊上安裝有投影儀和反射靶，其中投影儀在部件的表面上生成照明圖案。反射靶也被安裝在其表面要進行測量的部件的表面上，并且反射靶被用于借助于靜止保持的激光跟蹤器來測量部件的表面的位置和測量滑塊在拍攝各個圖像之時的點處的位置。

一般已知的現有技術表明：基于圖像處理的光學測量方法被用來測量位移和形變。在這些方法中，要測量的對象包括用于使用相機拍攝圖像的光學結構和適當標記，相機被定位以使得相對于彼此固定。測量結果的精度取決于該光學設計、對象標記的特性和照明條件。目前不存在慮及這些影響因子的校準方法。

在至今使用的校準方法中，在校準實驗室中生成測量布置。隨后，對校準對象進行測量。該方法與以下缺點相關聯：一方面，實驗室中的裝置在理想條件下進行，使得校準裝置通常具有比實際測量布置更有利的特征；另一方面，在大部分時間，校準對象不占據整個可能的測量容量。

基于上述的現有技術，因而本發明的目的是：針對給定實際實驗裝置，執行可追溯校準標準的校準，并且確定關于在要測量的對象上的每個測量點的測量不確定度。在該布置中，應當考慮在結構實驗中的測量期間呈現的所有邊界條件，邊界條件包括環境條件或周圍條件的影響和操作人員的影響。

發明內容

本發明包括技術教導，根據技術教導在相機平臺和三腳架之間布置有位移裝置，用于相機平臺沿彼此獨立的三個方向的線性位移。優選地，位移裝置可以沿彼此垂直并且對應于空間軸線的三個方向移動。

為了自動行進，可以在位移裝置上布置包括電驅動的小型步進馬達。同樣地，可以使用導致準確位移的氣動或液壓步進馬達。步進馬達優選地通過連接至步進馬達的計算機系統進行控制。

有利地，位移裝置是一種緊湊和穩定的設計。尤其要強調位移裝置的穩定性，因為位移裝置不但要支撐包括兩個照相機的相機平臺而且要以安全可靠的方式移動。此外，位移裝置通過螺旋連接被附接至三腳架和相機平臺。另外的連接選擇可以包括整體連接，例如焊接連接。

根據本發明，位移裝置包括相對于彼此垂直地進行操作的三個精密滑動導軌，其中三個精密滑動導軌中的每一個均包括用于測量位移路徑的已校準的測量系統。此外，優選地，已校準的測量系統是測徑規和/或螺旋千分尺。借助于已校準的測量系統，從而可以準確地、容易地和可靠地確定照相機的位移。此外，測徑規用于粗調，螺旋千分尺用于微調，其中，兩個已校準的測量系統可以串聯連接。

要測量的對象例如可以是飛行器部件。這樣的飛行器部件特別地可以包括著陸襟翼、飛行器機身、垂直翼面以及機翼。此外，其他對象例如試驗裝配架（jig）的大面積光學測量也是可以的。當對這些對象施加載荷時，可能發生彎曲和膨脹，彎曲和膨脹可以借助于測量方法以非接觸方式來獲取。