[实用新型]一种基于投影光栅的三维形貌放大检测装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及旨在对物体三维形貌的非接触式光学检测方法，特别是一种基于投影光栅的三维形貌放大检测方法,属于光电检测技术领域。 

背景技术：

目前各种用于检测物体表面三维形貌的检测装置，可以分为2大类。一类是传统的二维触针式轮廓仪，通过逐行扫描的方式，获取各个点的高度信息，综合多次测量形成三维检测结果,得到最终的物体三维形貌。这种方法测量精度高，抗干扰能力强，但是装置复杂，而且测量速度较慢，测量物体表面也容易被划伤，无法对高质量与软质材料表面进行测量。

    另一类是非接触式测量法，其中主要是光学测量方法，主要测量方法有：激光三角法、离焦检测法、激光相移干涉法、扫描白光干涉法等。在目前所用的投影光栅检测三维形貌的方法，如专利CN1508514A中，虽然能检测物体表面三维形貌，但是并不能放大观察物体的局部三维信息。在专利CN2804794Y中，虽然也能检测微观物体的三维形貌信息，但是装置结构比较复杂，装置检测的原理与本专利并不相同，而且并没有逐级放大的功能，只能检测某一数量级的结构，不能逐级的检测。 

发明内容：

    本实用新型提供一种基于投影光栅的三维形貌放大检测装置，其目的是提供一种投影光栅多步相移的方法获得物体不同精度的三维形貌信息，即可获得物体较大范围的三维形貌信息，又可获得局部放大的比较精细的三维形貌信息。

本实用新型装置的技术方案是：基于投影光栅的三维形貌放大检测装置，由光栅投影装置8和图像放大采集装置组成，图像放大采集装置由显示器1、处理器2、CCD摄像机3、放大透镜4、载物台7、带刻度的支杆5和旋转套环9组成。光栅投影装置内部的激光器10、扩束镜11、准值透镜12和光栅13依次排列在一条同轴线上，光栅13设置有光栅位置调节旋钮14。图像采集放大装置的载物台7、放大透镜4和摄像机CCD3在同一轴线上。（如图1、2所示） 

所述放大透镜4由可滑动的旋转套环9固定在带刻度的支杆5上，放大透镜4可通过旋转套环9沿支杆5上下移动。

所述可滑动的旋转套环9可以分布多个放大透镜4，放大透镜为不同放大倍数。放大透镜4的数量和放大倍数根据实际需要选择。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的：光栅投影装置中激光器产生的光经过扩束镜扩束后产生发散的光，再经过准值透镜后产生平行光，平行光透过光栅，将光栅投影照射到待检测物体上。图像放大采集装置将待测物体上的图像信息经过透镜4放大后，由CCD采集得到图像。通过移动光栅位置，拍摄多幅图像，通过计算机计算得到物体放大了的三维形貌的等高线值。具体包括以下步骤： 

A.将被测物体6放置在载物台7上，使得被测物体6与CCD摄像机3和透镜4为同一轴线上，调节光栅投影装置，使得栅线投影到被测物体表面；

B.调节可滑动的旋转套环的位置，使得CCD靶面处得到放大，清晰的实像；

C.调节移动光栅13位置，每次移动光栅间距的一半，分别拍摄4幅图像；

D.将得到的图像输入到计算机中，通过4步相移算法计算得到物体放大了的三维形貌图；

若想得到不同放大倍数的的三维形貌图形，可以插入不同间距的光栅，同时对应不同放大倍数的透镜，重复A-D的过程，可以得到不同放大倍率的三维形貌图形。

所述被测物体可以是尺寸较小的反射型物体，如各种机械工件，手工制品等。 

本实用新型的优点和积极效果： 

通过本实用新型的实施，可以通过不同的光栅以及放大透镜获得物体不同放大倍数的三维形貌信息，可以方便的切换记录物体不同精度要求的三维形貌信息。同时通过载物台位置的调整也可以方便的移动观察视场，观察物体的不同位置。

附图说明

图1为光栅投影装置示意图； 

图2为图像放大采集装置示意图。

图中各标注为：1-显示器，2-处理器，3-CCD摄像机，4-放大透镜，5，带刻度的支杆，6-检测物体，7-载物台，8-光栅投射系统，9-可滑动的旋转套环，10-激光器，11-扩束镜，12-准值透镜，13-光栅，14-光栅位置调节旋钮。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。