[发明专利]物体360°轮廓误差的自适应条纹测量装置和方法无效

专利信息
申请号: 201110121918.8 申请日: 2011-05-12
公开(公告)号: CN102288131A 公开(公告)日: 2011-12-21
发明(设计)人: 周文静;彭军政;于瀛洁;郭路 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: G01B11/25 分类号: G01B11/25
代理公司: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 何文欣
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 物体 360 轮廓 误差 自适应 条纹 测量 装置 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种物体                                                轮廓误差的测量装置和方法,这是一种基于自适应条纹投射的测量技术,采用多视角测量及数据融合的非接触式形貌误差测量装置和方法。

背景技术

在线检测是检测技术的重要分支,而无损、高精度、快速完成检测是检测技术的目标。实际工业应用特别是生产流水线中,制造过程带来的产品形状缺陷是难以避免的,虽然这些缺陷通常比较微小,但对质量监控具有十分重要的作用,所以实现快速、准确地缺陷检测也是一项不可或缺的重要内容。

现有三维测量的主流技术及设备主要是针对工业产品的实际数据实现离线高精度检测,比如可以采用接触式三坐标测量机、非接触式光学测量设备如激光扫描仪或数字光栅测量系统等。其中非接触式测量具有精度高、全场式、自动化程度高等特点。但若每次都必须通过采集被测产品的实际数据,然后将其与设计数据进行比较获得两者之间的误差,以判断产品是否合格,这一过程必将增加检测时间,导致检测效率降低,成本增加。针对这一问题的解决,自适应条纹投影测量技术就彰显出了独特的优越性。该技术兼具了数字条纹投射技术全场性、高精度以及易于在计算机控制下实现自动测量等优点,同时对微小变形量具有高度的敏感性,非常适用于工业流水线产品质量控制。不足之处是目前这种方法主要是根据实际样本数据来生成自适应条纹,这势必将样本本身的加工误差带入到后续缺陷检测中。

本发明以被测物体的设计数据为依据生成自适应条纹,避免了待测产品的加工误差,为获取高精度的轮廓误差数据提供了保证。采用多套自适应条纹投射系统同时对被测产品各视角进行单独测量,最后将数据融合,可以快速获取被测产品轮廓误差,满足在线快速检测要求。

目前基于理想设计数据生成自适应条纹来进行被测物体轮廓误差检测的方法未见相关文献报道。

发明内容

本发明目的在于针对现有在线检测方法不足,结合条纹投射测量技术的优点,提供一种有效可行的物体轮廓误差的自适应条纹测量装置和方法,具有满足在线检测快速、高精度特点。同时,本发明测量装置具有较好的重复性和稳定性。

为达到上述目的,本发明的构思是:一种物体轮廓误差的自适应条纹测量装置,由四个子系统和计算机连接组成。并采用以下步骤来完成物体轮廓误差测量:(1)将被测物体的CAD数据映射到投影仪和摄像机像平面;(2)采用散乱点插值法生成被测物体的自适应条纹;(3)各子系统采集条纹图像并计算条纹位相;(4)子系统获取三维轮廓误差;通过全局标定,确定各子系统位置转换关系;(5)将各子系统测量数据统一于同一坐标系并融合成物体360°轮廓误差信息。     所述的四个子测量系统均布在被测物体四周,各子系统测量视角有0°~20°重叠。每个子测量系统包含数字光栅条纹投射系统、图像采集系统、并通过计算机(1)控制,如图3所示。数字光栅条纹投射系统由自适应条纹根据被测物体形状采用权利要求3所述的方法实时绘制,通过数字投影装置DLP(4)将其投射到待测物面,光栅节距和条纹频率能够任意改变,以适应被测物体的形状。图像采集系统由CCD(含光学镜头)(3)、图像采集卡(2),采集到的图像以二进制数据文件形式存储于计算机(1)。

根据发明构思,本发明采用如下技术方案:

     一种物体360°轮廓误差的自适应条纹测量装置,由四个子测量系统和一台计算机组成。其特征在于所述的子测量系统均布在被测物体四周,相邻子测量系统测量视角有20°局部重叠,每个子测量系统包含数字光栅条纹投射系统和图像采集系统,用于测量物体的局部轮廓误差。所述的计算机用于控制各子测量系统完成轮廓误差测量操作,并与各测量子系统连接。

上述的数字光栅条纹投射系统是通过计算机实时绘制自适应条纹,采用数字投影装置DLP将其投射到待测物面,光栅节距和条纹频率能够任意改变,以适应被测物体的形状。

上述的图像采集系统由CCD摄像机(含光学镜头)和图像采集卡组成,与计算机连接,图像采集卡安装在计算机上,采集到的图像以二进制数据文件形式存储于计算机。

一种物体360°轮廓误差的自适应条纹测量方法,应用上述的装置进行轮廓误差测量,其特征在于测量步骤如下:

(1)    将被测物体的CAD数据映射到投影装置DLP和CCD摄像机像平面;

(2)    采用散乱点插值法生成被测物体的自适应条纹;

(3)    各子测量系统采集条纹图像并计算条纹位相;

(4)    子测量系统获取三维轮廓误差;

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