[发明专利]一种机器视觉检测物体表面微变形的成像装置及其方法

权利要求书

1.一种机器视觉检测物体表面微变形的成像装置，其特征在于包括：

显示器(1)、摄像机(2)和计算机(3)；显示器(1)用于调制产生正弦相 移的光栅条纹光(5)；摄像机(2)和显示器(1)设置在被检测物体(4)表 面的上方；使显示器(1)的光栅条纹光(5)照射至该被检测物体(4)的 整个上表面，并在被检测物体(4)的整个上表面形成条纹图像，摄像机(2) 用于采集被检测物体(4)表面上反射的条纹图像，并将其传递给计算机(3) 的图像分析系统。

2.根据权利要求1所述机器视觉检测物体表面微变形的成像装置，其特 征在于，所述摄像机(2)、显示器(1)呈V字型安装在被检测物体(4)的 上方。

3.根据权利要求1所述机器视觉检测物体表面微变形的成像装置，其特 征在于，所述显示器(1)为液晶显示显示器。

4.根据权利要求1所述机器视觉检测物体表面微变形的成像装置，其特 征在于，所述摄像机(2)为工业相机。

5.根据权利要求1至4中任一项所述机器视觉检测物体表面微变形的成 像装置，其特征在于，当被检测物体(4)表面有凸起或者凹陷时会造成光线 反射率的改变及偏折，使光栅条纹局部扭曲变形，该扭曲变形的部位即是该 被检测物体(4)表面的微变形。

6.一种机器视觉检测物体表面微变形的方法，其特征在于采用权利要求 1至5中任一项所述机器视觉检测物体表面微变形的成像装置实现，具体步骤 如为：由计算机(3)的图像分析系统，根据相移解调的方法，对条纹图像进 行分析，通过获取相位信息的变化，得到被检测物体(4)光滑表面的梯度分 布，即得到被检测物体(4)表面高度信息的改变，从而获取被检测物体(4) 表面微变形缺陷信息，条纹图像获取相位信息的具体方法如下：

通过计算机(3)的图像分析系统，采用相移法进行相位提取，相移法在 一个周期内需要将相位不同的多幅光栅条纹光投影到被测物体表面，通过对 采集到的一组条纹图像进行相位处理来获得相位值；

设光栅条纹光(5)对被检测物体(4)投射了光栅条纹图像的数量为N， 则在一个投影周期内，连续投影的两幅光栅条纹图像的相位差就是2π/N，若 第n幅光栅条纹图像上每个点的光照强度用I_n来表示，则有公式如下：

In(x,y)=a(x,y)+b(x,y)·cos[φ(x,y)+2π(n-1)N]]]>

在上式中，a(x,y)代表背景的光栅条纹光(5)的光照强度强，而b(x,y)则 为被检测物体(4)的表面对外界光线的反射率，φ(x,y)为摄像机(2)拍摄到 的包含相位改变的光栅的相位；在光照强度的大小已经确定的情况下，需要 对三个大小未知的参数进行求解，所以，若要求相位值φ(x,y)，至少需要三张 光栅条纹图像的相位信息，即N需要至少等于3，即可获得方程组，对它求 解可得到：

由于光栅条纹图像的相位可直接进行测量，即初始相位值φ₀(x,y)已知， 被检测物体(4)表面上所有被测点的相位值φ(x,y)可由上式求出，进一步即 可计算出被检测物体(4)引起的相位变化为：