[发明专利]基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测方法及装置

权利要求书

1.基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，包括外壳(8)和设置在外壳(8)底端的投影光源(16)，其特征在于：所述外壳(8)的顶端固定连接基座(1)，所述基座(1)的顶端嵌接有测头柄(6)，所述基座(1)的底端固定连接有透镜(7)，所述外壳(8)的内部通过螺钉孔(17)固定连接有光栅检测装置(3)；

所述光栅检测装置(3)的两侧分别嵌接有无线信号发生装置(4)和光线传感器(9)，所述光栅检测装置(3)的表面中部自上而下贯穿设置有凹槽(15)，所述光栅检测装置(3)的中部开有空腔(14)，所述光栅检测装置(3)的底端转动连接有旋转轴(10)，所述旋转轴(10)的一端固定连接有卡座(5)，所述卡座(5)的内部嵌接有大量等宽等间距的平行狭缝构成的分光镜(11)，所述光线传感器(9)的底端固定连接有小波发生器(12)，所述光栅检测装置(3)的顶端设置有调节旋钮(2)，所述外壳(8)的外表面一侧开有开口(13)；

所述光栅检测装置(3)包括固定支架、检测机构、信号收集装置和调节机构；

固定支架包括小波发生器(12)、螺钉孔(17)；检测机构包括分光镜(11)、凹槽(15)和空腔(14)；信号收集装置包括无线信号发生装置(4)和光线传感器(9)；调节机构包括调节旋钮(2)和旋转轴(10)。

2.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述光栅检测装置(3)集成在可拆卸的刀夹上，无线信号发生装置(4)用于将信号进行收集然后无线传输到计算机。

3.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述分光镜(11)下方放置有待测的曲面拼接工件，工件放置在机床上，便于透光性。

4.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述旋转轴(10)用于调节分光镜(11)的角度。

5.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述外壳(8)为球形结构，所述外壳(8)的材质为金属，且外壳(8)的内壁为粗糙面。

6.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述投影光源(16)为环形LED灯源。

7.根据权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置，其特征在于：所述分光镜(11)通过旋转轴(10)为可拆卸结构。

8.一种如权利要求1所述的基于光栅辨别的曲面拼接区表面形貌特征检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：基于光栅投影法的检测方法，投影光源经扩束镜后的光束将正弦光栅投影到参考平面上，经过等间隔监视器处理后光束为平行光并且投影在参考平面上的条纹是等间隔的，即条纹具有固定的空间周期；利用参考平面上的光强分布情况，将正弦光栅投影到任意物体表面上，即可得到物体表面上的光强分布；通过反馈的光斑深浅可对拼接缝缝前和缝后的表面形貌的幅值情况进行分析；

S2：基于小波方法对曲面拼接件表面形貌特征的检测

利用小波变换的方法对光栅所采集的图像进行处理，对高低频情况进行分析；

小波变换分解滤波器系统其分解与重构过程，设y(k)是离散的输入特征信号，s(k)是离散的重构特征信号，y(k)和s(k)的Z变换分别为Y(z)和S(z)；H0(z)和H1(z)分别表示基于小波变换的低通滤波器和高通滤波器，经过滤波后的低通特征信号h0(k)和高通特征信号h1(k)，分别通过低通重构滤波器G0(z)和高通重构滤波器G1(z)后，获得重构的离散特征信号s(k)；基于小波变换对表面形貌特征信号的分解过滤，得到去噪声、取奇异值后工件表面形貌图形。