[發明專利]基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410083060.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103791860A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 陳剛;郭玉波;孟繁擘;葉東;于瀟宇;趙掙慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，它包括激光器（1）、被測反光鏡（2）、漫反射投影屏幕（3）、高速CCD攝像機（4）和圖像處理部（5）；

激光器（1）發出的準直整形后的激光光束入射至被測反光鏡（2）的鏡面上，經過被測反光鏡（2）反射后的反射光線投影至漫反射投影屏幕（3）上，并形成漫反射光斑，所述漫反射光斑被高速CCD攝像機（4）采集，并轉換成電信號，高速CCD攝像機（4）的電信號輸出端與圖像處理部（5）的電信號輸入端相連，由圖像處理部（5）根據漫反射光斑在漫反射投影屏幕（3）上發生的線位移d來獲取被測反光鏡（2）發生的微小角度α；所述線位移d為發生角度偏轉時的漫反射光斑與無角度偏轉時的基準光斑位置之間的距離。

2.根據權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，激光器（1）采用功率5mW～10mW，發散角不大于0.5mrad，波長為532nm的綠色激光器。

3.根據權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，漫反射投影屏幕（3）由30塊1000mm×500mm×3mm的磨砂玻璃拼接而成，整體面積為10m×3m，后表面噴涂黑色漆料消除2次反光。單塊玻璃平面度優于0.5mm，玻璃板間接縫小于1mm，整體玻璃幕墻平面度優于1mm，和地面垂直度優于0.2°。

4.根據權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，高速CCD攝像機（4）的單像元尺寸為7μm×7μm，分辨率為2560像素×1920像素，像面尺寸為16.0mm×12.1mm，幀頻1130幀每秒。

5.根據權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，圖像處理部（5）采用計算機來實現。

6.根據權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置，其特征在于，α=[-5°，+5°]。

7.實現權利要求1所述基于視覺檢測技術的微小角度測量裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、初始化被測反光鏡（2）無角度偏轉時的基準光斑位置A₁：

被測反光鏡（2）無角度偏轉，被測反光鏡（2）的反射光線將以偏角γ出射，并調整激光器（1）與被測反光鏡（2）的位置，令γ=0°，在漫反射投影屏幕（3）上形成光斑A₁為基準光斑位置；此時的反射光線定義為基準反射光線；

步驟二、當被測反光鏡（2）的偏轉角度為α時，此時的反射光線將在基準反射光線的基礎上偏移2α角度出射，在漫反射投影屏幕（3）上形成漫反射光斑A₂；

步驟三、步驟一的基準光斑位置A₁和步驟二的漫反射光斑A₂被高速CCD攝像機（4）采集，進而獲取所述漫反射光斑A₂與基準光斑位置A₁之間的距離d；

步驟四、根據公式

α=d2l]]>

獲取被測反光鏡（2）發生轉角為α；

其中：l為被測反光鏡（2）的轉軸中心到漫反射投影屏幕（3）的距離。

8.根據權利要求7所述基于視覺檢測技術的微小角度測量的方法，其特征在于，被測反光鏡（2）的轉軸中心到漫反射投影屏幕（3）的距離l采用激光干涉儀測定，標定距離l的不確定度優于1mm。

9.根據權利要求7所述基于視覺檢測技術的微小角度測量的方法，其特征在于，l=50m。