[發明專利]基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201910397291.5
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110095088B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 吳石;趙洪偉;劉獻禮;宋厚旺;張添源
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

1.基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，包括外殼(8)和設置在外殼(8)底端的投影光源(16)，其特征在于：所述外殼(8)的頂端固定連接基座(1)，所述基座(1)的頂端嵌接有測頭柄(6)，所述基座(1)的底端固定連接有透鏡(7)，所述外殼(8)的內部通過螺釘孔(17)固定連接有光柵檢測裝置(3)；

所述光柵檢測裝置(3)的兩側分別嵌接有無線信號發生裝置(4)和光線傳感器(9)，所述光柵檢測裝置(3)的表面中部自上而下貫穿設置有凹槽(15)，所述光柵檢測裝置(3)的中部開有空腔(14)，所述光柵檢測裝置(3)的底端轉動連接有旋轉軸(10)，所述旋轉軸(10)的一端固定連接有卡座(5)，所述卡座(5)的內部嵌接有大量等寬等間距的平行狹縫構成的分光鏡(11)，所述光線傳感器(9)的底端固定連接有小波發生器(12)，所述光柵檢測裝置(3)的頂端設置有調節旋鈕(2)，所述外殼(8)的外表面一側開有開口(13)；

所述光柵檢測裝置(3)包括固定支架、檢測機構、信號收集裝置和調節機構；

固定支架包括小波發生器(12)、螺釘孔(17)；檢測機構包括分光鏡(11)、凹槽(15)和空腔(14)；信號收集裝置包括無線信號發生裝置(4)和光線傳感器(9)；調節機構包括調節旋鈕(2)和旋轉軸(10)。

2.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述光柵檢測裝置(3)集成在可拆卸的刀夾上，無線信號發生裝置(4)用于將信號進行收集然后無線傳輸到計算機。

3.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述分光鏡(11)下方放置有待測的曲面拼接工件，工件放置在機床上，便于透光性。

4.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述旋轉軸(10)用于調節分光鏡(11)的角度。

5.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述外殼(8)為球形結構，所述外殼(8)的材質為金屬，且外殼(8)的內壁為粗糙面。

6.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述投影光源(16)為環形LED燈源。

7.根據權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置，其特征在于：所述分光鏡(11)通過旋轉軸(10)為可拆卸結構。

8.一種如權利要求1所述的基于光柵辨別的曲面拼接區表面形貌特征檢測裝置的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：基于光柵投影法的檢測方法，投影光源經擴束鏡后的光束將正弦光柵投影到參考平面上，經過等間隔監視器處理后光束為平行光并且投影在參考平面上的條紋是等間隔的，即條紋具有固定的空間周期；利用參考平面上的光強分布情況，將正弦光柵投影到任意物體表面上，即可得到物體表面上的光強分布；通過反饋的光斑深淺可對拼接縫縫前和縫后的表面形貌的幅值情況進行分析；

S2：基于小波方法對曲面拼接件表面形貌特征的檢測

利用小波變換的方法對光柵所采集的圖像進行處理，對高低頻情況進行分析；

小波變換分解濾波器系統其分解與重構過程，設y(k)是離散的輸入特征信號，s(k)是離散的重構特征信號，y(k)和s(k)的Z變換分別為Y(z)和S(z)；H0(z)和H1(z)分別表示基于小波變換的低通濾波器和高通濾波器，經過濾波后的低通特征信號h0(k)和高通特征信號h1(k)，分別通過低通重構濾波器G0(z)和高通重構濾波器G1(z)后，獲得重構的離散特征信號s(k)；基于小波變換對表面形貌特征信號的分解過濾，得到去噪聲、取奇異值后工件表面形貌圖形。