[實用新型]一種拍攝透明物體表面三維輪廓的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820476455.4
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN208187357U
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 馬俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市中圖儀器股份有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 張立娟

本實用新型提供了一種拍攝透明物體表面三維輪廓的裝置，包括透明容器、透明中性液體、光源、相機、升降平臺、處理器；透明容器裝放透明中性液體，透明中性液體深度大于被測透明物體高度，光源從液面以下向上方照射透明中性液體和被測透明物體，由于透明中性液體與被測透明物體折射率不同，將在分界線處形成明亮清晰的光帶，被測透明物體前后表面與液面相交處有清晰的相交線；被測透明物體通過升降平臺與液面發(fā)生相對升降移動，獲取被測透明物體的不同截面的光帶及相交線，相機捕捉到光帶及相交線，并將相交線的圖像信息傳送到處理器。有效解決其它測量手段對透明物體及高反光物體難以測量、測量成本昂貴、測量效率低等問題。

技術領域

本實用新型涉及工業(yè)三維輪廓測量，尤其涉及一種拍攝透明物體表面三維輪廓的裝置。

背景技術

玻璃是一種常見的工業(yè)透明物體，是人類最早的基礎工業(yè)品之一，由于加工原材料容易獲取、透光、容易成型等特性，廣泛地應用在建筑、日用、藝術、醫(yī)療、化學、電子、航天、汽車、儀表等領域，其所使用的玻璃，一般的玻璃常用接觸式測頭及特殊的光學方法進行檢測。

目前常用的透明物體檢測方法有：

（1）接觸式測量法：接觸式測頭如普通測頭、指示表、三坐標測頭檢測三維輪廓是否符合要求。

（2）光學點掃描三維輪廓測量法：一些特殊的針對透明物體的光學測頭點掃描測量方法，配合被測件位移及旋轉(zhuǎn)進行三維輪廓的測量。

（3）光學線掃描三維輪廓測量法：采用一些價格昂貴的二維光學測頭，并在被測透明物體上噴涂薄型的涂層，配合被測件的位移進行三維輪廓的測量。

本實用新型最相近似的實現(xiàn)方案為光學線掃描三維輪廓測量法，該方法對透明物體進行光學掃描，根據(jù)線光學的線型連續(xù)掃描拼接得到被測件的三維輪廓參數(shù)。

現(xiàn)有的透明物體三維輪廓檢測方法存在以下幾個缺點：

（1）接觸式測量法：采用測頭會有一定的接觸測力，不適用于一些不允許劃傷的被測件，而且接觸時測量法的測量效率較低。

（2）光學點掃描三維輪廓法：非接觸式測量，效率低，且需要工件進行多個角度的旋轉(zhuǎn)以適應三維形貌與光學測頭的測量點重合。

（3）光學線掃描三維輪廓法：光學線掃描激光的測量原理基于三角測量法，也就是通過光學模組投射線型光到被測物體上，并在被測物體的表面形成一條高亮度的輪廓線。線掃描相機與該光學模組成一定角度布置，以觀察該輪廓線。根據(jù)三角成像的關系可以將觀察到的輪廓信息恢復為實際的三維空間位置信息。利用該方法測量物體三維信息的關鍵在于在光源的照射下被測物體的表面處形成的高亮度的輪廓線。該輪廓線可以被線掃描相機的圖像處理芯片捕捉并進行輪廓細化處理；然而如被測物體為高反光的三維曲面透明物體時，由于被測物體的透明屬性，很難再具體的照射位置形成一條明顯的高亮度的輪廓線，因此如圖1所示的光學線掃描三維輪廓法無法測量出透明物體的三維輪廓。為了解決該問題，實踐中將透明物體表面噴涂一層非透明的薄層，利用該薄層產(chǎn)生的高亮度輪廓線。然而該方式的自動化程度低，耗費成本高，且測量完后還需要處理薄層，效率降低。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中問題，本實用新型提供了一種拍攝透明物體表面三維輪廓的裝置，包括透明容器、透明中性液體、光源、相機、升降平臺、處理器；透明容器裝放透明中性液體，透明中性液體深度大于被測透明物體高度，光源從液面以下向上方照射透明中性液體和被測透明物體，由于透明中性液體與被測透明物體折射率不同，將在分界線處形成明亮清晰的光帶，被測透明物體前后表面與液面相交處有清晰的相交線；被測透明物體通過升降平臺與液面發(fā)生相對升降移動，獲取被測透明物體的不同截面的光帶及相交線，相機捕捉到光帶及相交線，并將相交線的圖像信息傳送到處理器。

作為本實用新型的進一步改進，所述透明中性液體為對所述透明物體沒有化學腐蝕、容易從所述透明物體表面清除干凈的液體。