[实用新型]一种拍摄透明物体表面三维轮廓的装置

说明书

本实用新型提供了一种拍摄透明物体表面三维轮廓的装置，包括透明容器、透明中性液体、光源、相机、升降平台、处理器；透明容器装放透明中性液体，透明中性液体深度大于被测透明物体高度，光源从液面以下向上方照射透明中性液体和被测透明物体，由于透明中性液体与被测透明物体折射率不同，将在分界线处形成明亮清晰的光带，被测透明物体前后表面与液面相交处有清晰的相交线；被测透明物体通过升降平台与液面发生相对升降移动，获取被测透明物体的不同截面的光带及相交线，相机捕捉到光带及相交线，并将相交线的图像信息传送到处理器。有效解决其它测量手段对透明物体及高反光物体难以测量、测量成本昂贵、测量效率低等问题。

技术领域

本实用新型涉及工业三维轮廓测量，尤其涉及一种拍摄透明物体表面三维轮廓的装置。

背景技术

玻璃是一种常见的工业透明物体，是人类最早的基础工业品之一，由于加工原材料容易获取、透光、容易成型等特性，广泛地应用在建筑、日用、艺术、医疗、化学、电子、航天、汽车、仪表等领域，其所使用的玻璃，一般的玻璃常用接触式测头及特殊的光学方法进行检测。

目前常用的透明物体检测方法有：

（1）接触式测量法：接触式测头如普通测头、指示表、三坐标测头检测三维轮廓是否符合要求。

（2）光学点扫描三维轮廓测量法：一些特殊的针对透明物体的光学测头点扫描测量方法，配合被测件位移及旋转进行三维轮廓的测量。

（3）光学线扫描三维轮廓测量法：采用一些价格昂贵的二维光学测头，并在被测透明物体上喷涂薄型的涂层，配合被测件的位移进行三维轮廓的测量。

本实用新型最相近似的实现方案为光学线扫描三维轮廓测量法，该方法对透明物体进行光学扫描，根据线光学的线型连续扫描拼接得到被测件的三维轮廓参数。

现有的透明物体三维轮廓检测方法存在以下几个缺点：

（1）接触式测量法：采用测头会有一定的接触测力，不适用于一些不允许划伤的被测件，而且接触时测量法的测量效率较低。

（2）光学点扫描三维轮廓法：非接触式测量，效率低，且需要工件进行多个角度的旋转以适应三维形貌与光学测头的测量点重合。

（3）光学线扫描三维轮廓法：光学线扫描激光的测量原理基于三角测量法，也就是通过光学模组投射线型光到被测物体上，并在被测物体的表面形成一条高亮度的轮廓线。线扫描相机与该光学模组成一定角度布置，以观察该轮廓线。根据三角成像的关系可以将观察到的轮廓信息恢复为实际的三维空间位置信息。利用该方法测量物体三维信息的关键在于在光源的照射下被测物体的表面处形成的高亮度的轮廓线。该轮廓线可以被线扫描相机的图像处理芯片捕捉并进行轮廓细化处理；然而如被测物体为高反光的三维曲面透明物体时，由于被测物体的透明属性，很难再具体的照射位置形成一条明显的高亮度的轮廓线，因此如图1所示的光学线扫描三维轮廓法无法测量出透明物体的三维轮廓。为了解决该问题，实践中将透明物体表面喷涂一层非透明的薄层，利用该薄层产生的高亮度轮廓线。然而该方式的自动化程度低，耗费成本高，且测量完后还需要处理薄层，效率降低。

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种拍摄透明物体表面三维轮廓的装置，包括透明容器、透明中性液体、光源、相机、升降平台、处理器；透明容器装放透明中性液体，透明中性液体深度大于被测透明物体高度，光源从液面以下向上方照射透明中性液体和被测透明物体，由于透明中性液体与被测透明物体折射率不同，将在分界线处形成明亮清晰的光带，被测透明物体前后表面与液面相交处有清晰的相交线；被测透明物体通过升降平台与液面发生相对升降移动，获取被测透明物体的不同截面的光带及相交线，相机捕捉到光带及相交线，并将相交线的图像信息传送到处理器。

作为本实用新型的进一步改进，所述透明中性液体为对所述透明物体没有化学腐蚀、容易从所述透明物体表面清除干净的液体。