[发明专利]一种振镜式线激光扫描三维形貌测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种振镜式线激光扫描三维形貌测量装置及方法，该测量装置包括照明激光器、X扫描镜片、Y扫描镜片、光阑、镜头、CCD传感器以及、定位激光器；该测量方法是由照明激光器产生的激光依次经过X扫描镜片、Y扫描镜片和光阑后投射到被测物体表面，CCD传感器捕捉激光发出的散射光；所述X扫描镜片、Y扫描镜片的旋转均由伺服电机控制，X扫描镜片与竖直平面成45°角，在测量过程中X扫描镜片位置保持不变，Y扫描镜片可在水平面正负θ角度内旋转；所述定位激光器用于确定被测物体距离CCD传感器的最佳距离；所述光阑可控制线激光长度。本发明所述的一种振镜式线激光扫描三维形貌测量装置结构简单，扫描速度快，可用于工业在线实时监测。

主权项

一种振镜式线激光扫描三维形貌测量装置的测量方法，其特征在于，测量方法采用的测量装置包括照明激光器(1)、X轴扫描镜片(2)、Y轴扫描镜片(3)、可变光阑(4)以及由镜头(5)和CCD传感器(6)组成的CCD摄像机；其中，由照明激光器(1)产生的激光依次经过X轴扫描镜片(2)、Y轴扫描镜片(3)和可变光阑(4)后投射到被测物体(8)表面，CCD摄像机中CCD传感器(6)通过镜头(5)探测激光发出的散射光；还包括定位激光器(7)，定位激光器(7)用于确定被测物体(8)距离CCD摄像机的最佳距离；X轴扫描镜片(2)、Y轴扫描镜片(3)的旋转均由伺服电机控制；其中，X轴扫描镜片(2)与水平面成45°夹角，在测量过程中X轴扫描镜片(2)位置保持不变，Y轴扫描镜片可在水平面上下θm角度内快速旋转扫描；可变光阑(4)能够控制线激光的长度；该测量方法包括：以Y轴扫描镜片(3)中心轴的中点为原点，建立世界坐标系ow‑xwywzw，ow为原点，xw、yw和zw分别为世界坐标系的坐标轴；以CCD摄像机镜头(5)的光心为中心建立CCD摄像机坐标系oc‑xcyczc，oc为原点，xc、yc和zc分别为摄像机坐标系的坐标轴；以CCD摄像机像面中心为原点建立像面坐标系o‑uv，o为原点，u和v分别为像面坐标系的坐标轴；基于测量装置各部件形成的坐标系的几何关系，CCD摄像机坐标系中的点到图像坐标系的点的变换关系如下：xp′yp′zp′=(u-u0)/Nx(v-v0)/Nyf---(1)]]>xpyp=zp·xp′/zp′zp·yp′/zp′---(2)]]>式中，P为被测物体表面的点，在CCD摄像机坐标系下的坐标为P(xp,yp,zp)，P'为P点在CCD摄像机中的像点，在CCD摄像机坐标系下的坐标为P'(xp',yp',zp')，(u,v)为像点P'在像面坐标系下的坐标，(u0,v0)为像面与光轴的交点坐标，Nx、Ny为CCD摄像机像面单位尺寸上的像素，f为CCD摄像机的焦距。