[发明专利]一种扫描式物体表面三维形貌测量方法及装置

权利要求书

1.一种扫描式物体表面三维形貌测量装置,其特征在于：它是由测量头、计算机和位移台组成，计算机通过数据线分别与测量头和位移台连接；

所述测量头是由激光器、扫描装置和成像装置组成，激光器与成像装置的光轴之间保持预定夹角，放置于扫描装置的同侧；该激光器是可见光半导体激光器，该扫描装置由电机、多面转镜、角度编码器组成；电机带动多面转镜和角度编码器高速旋转；利用多面转镜的特性，实现了对运动物体截面的高速大范围周期性扫描，扫描方向与物体运动方向垂直；利用角度编码器，实时读出激光光束偏转的角度；该电机是高速伺服电机；该多面转镜是定制的高精度多面转镜；该角度编码器是高精度增量式光电编码器；该成像装置由透镜和相机组成，为了保证装置具有较大的景深，激光光束、相机成像平面与光轴之间的夹角满足预定条件；具体描述如下：设透镜焦距为f，激光光点A到透镜距离为m，A的像点A′到透镜距离为n；激光光束、成像平面与光轴夹角分别为α、β；成像装置光路满足以下条件：

1m+1n=1f]]>

m·tanα=n·tanβ

该透镜是高质量的光学玻璃透镜；该相机是工业数字相机；

所述计算机是高性能数字计算机；计算机接收来自相机的图像数据、来自角度编码器的旋转角度数据以及来自位移台的运动速度数据；计算机对图像数据进行处理，提取出像点的位置，再根据像点位置、旋转角度、运动速度计算得到待测物体的三维形貌；

所述位移台是高精度电动位移台。

2.一种扫描式物体表面三维形貌测量方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：将测量头安装在位移台上方，被测物体放置于位移台上；调整测量头的姿态，使得从测量头出射光束的扫描方向与位移台的运动方向垂直，测量头的高度根据待测物体的大小和测量精度的要求进行调节；

步骤二：计算机控制位移台开始运动；给测量头通电，使测量头内的激光器、扫描装置和成像装置处于工作状态；即，电机带动多面转镜高速转动，角度编码器测量多面镜转动的角度；激光器发出激光光束，光束经多面转镜反射后形成一个扫描面；相机实时采集图像；

步骤三：计算机从测量头接收到相机的图像数据、角度编码器的角度数据；从位移台接收位移台的速度数据；计算机根据接收到的数据实时解算出待测物体的三维形貌数据，完成测量。