[發(fā)明專利]一種回轉(zhuǎn)體零件三維表面形貌的五軸光學(xué)測量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710567977.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN107388985A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔浩陽;田應(yīng)仲;李龍;吳桐;張清妍;曾洪涌;趙胤君;劉錫寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種回轉(zhuǎn)體零件三維表面形貌的五軸光學(xué)測量裝置及方法，其特征在于，包括電荷耦合器件CCD，光學(xué)顯微鏡頭，嵌入式環(huán)形光源，環(huán)形夾持裝置，XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，二自由度的旋轉(zhuǎn)夾持裝置，伺服電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制卡，電源模塊，光電編碼器，計(jì)算機(jī)，圖像采集卡；所述電荷耦合器件CCD內(nèi)設(shè)于光學(xué)顯微鏡頭內(nèi)，所述光學(xué)顯微鏡頭的物鏡下方內(nèi)設(shè)有嵌入式環(huán)形光源，所述顯微鏡頭由環(huán)形夾持裝置固定在Z軸平臺(tái)上并可以隨Z軸平臺(tái)上下移動(dòng)，所述二自由度旋轉(zhuǎn)夾持裝置固定在XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述電荷耦合器件CCD通過圖像采集卡與計(jì)算機(jī)相連接，所述計(jì)算機(jī)通過運(yùn)動(dòng)控制卡與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)與XYZ移動(dòng)平臺(tái)以及旋轉(zhuǎn)夾持裝置連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)體零件三維表面形貌的五軸光學(xué)測量裝置及方法，其特征在于，所述伺服電機(jī)通過齒輪組和滾珠絲杠控制XYZ平臺(tái)的精密移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)夾持裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述環(huán)形夾持裝置通過螺旋式固定器固定光學(xué)顯微鏡頭，所述光電編碼器，伺服電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制卡，計(jì)算機(jī)共同組成反饋系統(tǒng)，精確控制位置及角度信息，所述二自由度旋轉(zhuǎn)夾持裝置由兩個(gè)伺服電機(jī)分別控制XY方向的旋轉(zhuǎn)模塊，所述X方向旋轉(zhuǎn)模塊包括軸承，夾持器，卡爪，旋轉(zhuǎn)電機(jī)，齒輪組，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)于夾持裝置外殼上，通過齒輪組將動(dòng)力傳給夾持器，所述卡爪與夾持器相連接，卡緊回轉(zhuǎn)體零件，所述Y方向旋轉(zhuǎn)模塊包括伺服電機(jī)，齒輪組，支撐板，所述伺服電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制卡相連接，再由運(yùn)動(dòng)控制卡與計(jì)算機(jī)相連接。

3.一種回轉(zhuǎn)體零件三維表面形貌的五軸光學(xué)測量裝置及方法，包含如下使用步驟：

1)回轉(zhuǎn)體零件由二自由度旋轉(zhuǎn)夾持裝置固定，光學(xué)顯微鏡頭通過環(huán)形夾持裝置固定，通過計(jì)算機(jī)控制XY平臺(tái)將XY平臺(tái)上固定的二自由度旋轉(zhuǎn)夾持裝置移至物鏡下方，通過Z軸平臺(tái)調(diào)節(jié)物鏡高度，通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)夾持裝置XY方向的旋轉(zhuǎn)角度，使得被測物以適當(dāng)?shù)奈恢煤徒嵌瘸霈F(xiàn)在視野中心；

2)通過調(diào)節(jié)嵌入式環(huán)形光源的光照強(qiáng)度，以獲得最佳的光照條件；

3)計(jì)算機(jī)控制Z軸平臺(tái)沿垂直方向移動(dòng)，直到被測物接近光學(xué)顯微鏡的景深，Z軸平臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，該位置作為測量的基準(zhǔn)位置，采集第一幅圖像；從第一幅圖像開始，沿Z軸單方向控制Z軸平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每運(yùn)動(dòng)一定步距，計(jì)算機(jī)通過電荷耦合器件CCD拍攝一幅圖像，直到被測物遠(yuǎn)離光學(xué)顯微鏡的景深，停止圖像采集，即得到變焦圖像序列；

4)重復(fù)1)到3)即可獲得不同視野下的變焦圖像序列；

5)通過基于變焦顯微圖像序列的融合技術(shù)，三維重構(gòu)技術(shù)和三維拼接技術(shù)在計(jì)算機(jī)中生成高清晰二維融合圖像和高精度三維模型，從而可以提取零件表面參數(shù)及精確尺寸。