[发明专利]低温面形摄影测量方法

摘要

本发明公开了一种低温面形摄影测量方法，其采用高分辨率工业相机，结合低温电机驱动的自动测试台，实现测量设备在低温环境实验舱中的自动化拍摄；利用常温下三坐标仪测量结果对靶标厚度进行标定，从而消除了由靶标厚度差异造成的系统测量误差。本发明在低温环境实验舱中，实现了2.1微米rms的重复测量精度、测量效果理想，可在常温至‑60℃的温度范围内测量了多种板材结构的面形的变化规律。

主权项

低温面形摄影测量方法，其特征是：包括以下步骤：1)面板的整个表面覆盖若干个相互间隔小于2cm的测量点和至少4组编码标志；每一组编码标志由固定相互位置的编码点组合形成，且每组编码标志均不相同，用于图像在后期计算时候的拼接；各个测量点的三维位置组合形成面板的面形；编码点和测量点均采用反射靶标；2)在旋转圆台上设置温度传感器和标尺，所述温度传感器的信号输出端连接外设的控制计算机，所述标尺的两端各一个反射靶标，标尺用于定义一个精准的绝对长度，在后期计算过程当中将这个长度作为基准来计算各个测量点的三维位置；所述旋转圆台包括由下至上依次设置的高低温步进电机、台面、光学平板，且高低温步进电机的输出轴、台面、光学平板同轴设置，电机输出轴带动台面和叠放在台面上的光学平板旋转运动；3)将步骤1)得到的面板放在步骤2)得到的旋转圆台上，面板与光学平面同轴设置，且面板的中心点固定在光学平板上；4)给相机做好保温措施，并在相机上安装温度传感器，所述温度传感器的信号输出端连接外设的控制计算机；5)将相机定位在任意一高度，然后调整相机的俯仰姿态，使得面板位于相机的视场中心，即面板处在相机的焦面上；记录下此时相机与被测物体之间的距离、相机的高度值和俯仰角度值；6)控制计算机控制步进电机正转，并控制相机每隔角度a进行一次拍摄，保存拍摄照片数据；7)控制计算机控制步进电机反转，并控制相机每隔角度b进行一次拍摄，且使得反转时的拍摄点与正转时的拍摄点均错开，保存拍摄照片数据；8)保持相机与被测物体之间的距离不变，调整相机的高度和俯仰角度，重复步骤5)‑7)的测量n次以上，并记下n次照片拍摄时相机的高度值、俯仰角度值、电机正转拍摄照片数据和电机反转拍摄照片数据，n≥2，完成一组照片的拍摄；9)重复拍摄m组照片，m≥2，分别对拍摄的每组照片进行数据处理，得到m组面形的三维坐标，并将这m组面形三维坐标变换到同一坐标系下，取其平均值作为面形三维坐标值；10)在常温下，采用步骤1)‑9)的方法测量出常温状态下面板的三维坐标值，然后，在同一工况下，采用三坐标仪检测无靶标的面板的三维坐标值，将两者相减，得到常温下靶标的厚度值；同一工况是指温度相同且被测物是同一面板；11)将步骤9)得到的平均值减去步骤10)得到的靶标的厚度值，即得到标定后的面形。