[發明專利]內腔結構原位三維測量系統及方法

有效

• 申請號: 202011210828.1
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112393693B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 王樾之;謝廣平;翟梓融
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G02B27/30
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

1.一種內腔結構原位三維測量系統，其特征在于，所述內腔結構原位三維測量系統包括：

準直激光光源發射裝置，用于發射平行的激光光束；

環形光產生裝置，用于根據所述激光光束產生沿光軸等間隔分布的多路平行環形光，以在待檢測的內腔結構中同時產生多個內輪廓光學截面；所述環形光產生裝置包括錐面反射鏡、環形光柵和環形透鏡；所述錐面反射鏡用于將所述激光光束轉換為單環的環形光源；所述環形光柵用于對所述單環的環形光源進行衍射分光，產生等光強輸出的多環的環形光源；所述環形透鏡用于對所述多環的環形光源進行準直，產生所述多路平行環形光；

成像裝置，用于對所述內輪廓光學截面進行成像，以實現對所述待檢測的內腔結構進行三維測量。

2.根據權利要求1所述的內腔結構原位三維測量系統，其特征在于，

所述環形透鏡包括環透鏡陣列和環柱透鏡的至少一種；所述環透鏡陣列是指于管狀結構上進行開孔，于所開的孔中設置透鏡。

3.根據權利要求1所述的內腔結構原位三維測量系統，其特征在于，所述準直激光光源發射裝置包括：

激光發射器，用于發射激光光束；

擴束器，用于對所述激光光束進行光束發散，以擴大所述激光光束的直徑。

4.根據權利要求1所述的內腔結構原位三維測量系統，其特征在于，所述成像裝置為CCD成像系統；所述CCD成像系統用于對多個所述內輪廓光學截面進行成像。

5.根據權利要求1所述的內腔結構原位三維測量系統，其特征在于，所述內腔結構原位三維測量系統還包括：

圖像分析裝置，與所述成像裝置連接，用于對所述內輪廓光學截面成像后的圖像進行尺寸測量與缺陷分析。

6.一種內腔結構原位三維測量方法，其特征在于，應用于如權利要求1-5任一項所述的內腔結構原位三維測量系統；所述內腔結構原位三維測量方法包括：

發射平行的激光光束；

根據所述激光光束，通過環形光產生裝置產生沿光軸等間隔分布的多路平行環形光，以在待檢測的內腔結構中同時產生多個內輪廓光學截面；所述環形光產生裝置包括錐面反射鏡、環形光柵和環形透鏡；所述錐面反射鏡用于將所述激光光束轉換為單環的環形光源；所述環形光柵用于對所述單環的環形光源進行衍射分光，產生等光強輸出的多環的環形光源；所述環形透鏡用于對所述多環的環形光源進行準直，產生所述多路平行環形光；

對所述內輪廓光學截面進行成像，以實現對所述待檢測的內腔結構進行三維測量。

7.根據權利要求6所述的內腔結構原位三維測量方法，其特征在于，在對所述內輪廓光學截面進行成像的步驟之后，所述內腔結構原位三維測量方法還包括：

對所述內輪廓光學截面成像后的圖像進行尺寸測量與缺陷分析。

8.根據權利要求7所述的內腔結構原位三維測量方法，其特征在于，所述對所述內輪廓光學截面成像后的圖像進行尺寸測量與缺陷分析的步驟包括：

對所述內輪廓光學截面成像后的圖像進行輪廓提取；

根據預設的步長，對輪廓提取的每一幅圖像進行3D重構，以將多個環在同一軸上形成拼合的環輪廓；

對所述拼合的環輪廓進行輪廓分析，生成分析結果。

9.根據權利要求8所述的內腔結構原位三維測量方法，其特征在于，所述對所述拼合的環輪廓進行輪廓分析，生成分析結果的步驟包括：

檢測每個環的不連續性，以檢測所述待檢測的內腔結構中的裂紋、防腐涂層脫落缺陷；

計算所述待檢測的內腔結構的幾何尺寸；

根據所述拼合的環輪廓的像素點云數據，計算所述待檢測的內腔結構的輪廓內截面積。