[發明專利]一種基于平面鏡成像的二自由度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201610168148.5
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105698712B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 張武
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司61201
• 代理人: 曹宇飛

1.一種采用基于平面鏡成像的二自由度測量裝置實現二自由度測量方法，所用的平面鏡成像的二自由度測量裝置包括安裝在測量基點上的基準固定板(1)和安裝在待測目標上且與基準固定板(1)相對的待測固定板(8)，在基準固定板(1)和待測固定板(8)上分別用緊固連接件固定有基準平面鏡(2)和待測平面鏡(7)，基準平面鏡(2)與待測平面鏡(7)的反射面相對設置，在基準平面鏡(2)的反射面前方設置有可安裝攝像頭(5)的鏡架(4)，在鏡架(4)上正對攝像頭(5)鏡頭的位置設置有標記桿(6)，標記桿(6)與基準平面鏡(2)平行，攝像頭(5)通過數據線與計算機(13)連接，其特征在于實現二自由度測量方法由以下步驟組成：

(1)以基準平面鏡(2)的中心點為坐標原點，以原點與標記桿(6)的水平連線的延伸方向為x軸方向、在同一水平面上過原點與x軸垂直的方向為y軸方向、過原點垂直于x軸和y軸的方向為z軸方向，建立坐標系，并確定出待測平面鏡(7)與標記桿(6)之間的水平距離L2；

(2)標記桿(6)在基準平面鏡(2)和待測平面鏡(7)上循環反射形成多個虛像，調整攝像頭(5)鏡頭正對標記桿(6)，采集標記桿(6)的實像以及呈現在待測平面鏡(7)中第一個虛像，并上傳至計算機(13)，計算機(13)根據上傳的圖像信息進一步分析，提取實像和第一個虛像在xz面上沿著x軸方向的偏移距離S1和xy面上沿著y軸方向的偏移距離S2；

(3)利用下式(1)和式(2)計算出待測平面鏡(7)相對于基準平面鏡(2)的橫擺角度α和俯仰角度β，

α=arctanS22L2+l---(1)]]>

β=arctanS12L2+l---(2)]]>

其中，l為攝像頭(5)與標記桿(6)之間的水平距離，L2為待測平面鏡(7)與標記桿(6)之間的水平距離；

(4)根據步驟(3)的橫擺角度α和俯仰角度β以及步驟(2)所采集的實像與第一個虛像的位置關系調整待測平面鏡(7)的偏轉角度，若第一個虛像在實像的左側，則沿z軸負方向順時針旋轉待測平面鏡(7)的角度為α，即可實現待測平面鏡(7)與基準平面鏡(2)平行；若第一個虛像在實像的右側，沿z軸負方向逆時針旋轉待測平面鏡(7)的角度為α，可實現待測平面鏡(7)與基準平面鏡(2)平行；若第一個虛像在實像的下側，沿y軸負方向順時針旋轉待測平面鏡(7)的角度為β，即可實現待測平面鏡(7)與基準平面鏡(2)平行；若第一個虛像在實像的上側，沿y軸負方向逆時針旋轉待測平面鏡(7)的角度為β，即可實現待測平面鏡(7)與基準平面鏡(2)平行，從而完成待測平面鏡(7)的角度調整。