專利名稱：一種基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及旨在對(duì)物體三維形貌的非接觸式光學(xué)檢測(cè)方法，特別是一種基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)方法，屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前各種用于檢測(cè)物體表面三維形貌的檢測(cè)裝置，可以分為2大類。一類是傳統(tǒng)的二維觸針式輪廓儀，通過逐行掃描的方式，獲取各個(gè)點(diǎn)的高度信息，綜合多次測(cè)量形成三維檢測(cè)結(jié)果，得到最終的物體三維形貌。這種方法測(cè)量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但是裝置復(fù)雜，而且測(cè)量速度較慢，測(cè)量物體表面也容易被劃傷，無(wú)法對(duì)高質(zhì)量與軟質(zhì)材料表面進(jìn)行測(cè)
量。 另一類是非接觸式測(cè)量法，其中主要是光學(xué)測(cè)量方法，主要測(cè)量方法有激光三角法、離焦檢測(cè)法、激光相移干涉法、掃描白光干涉法等。在目前所用的投影光柵檢測(cè)三維形貌的方法，如專利CN1508514A中，雖然能檢測(cè)物體表面三維形貌，但是并不能放大觀察物體的局部三維信息。在專利CN2804794Y中，雖然也能檢測(cè)微觀物體的三維形貌信息，但是裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝置檢測(cè)的原理與本專利并不相同，而且并沒有逐級(jí)放大的功能，只能檢測(cè)某一數(shù)量級(jí)的結(jié)構(gòu)，不能逐級(jí)的檢測(cè)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，其目的是提供一種投影光柵多步相移的方法獲得物體不同精度的三維形貌信息，即可獲得物體較大范圍的三維形貌信息，又可獲得局部放大的比較精細(xì)的三維形貌信息。本實(shí)用新型裝置的技術(shù)方案是基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，由光柵投影裝置8和圖像放大采集裝置組成，圖像放大采集裝置由顯示器I、處理器2、(XD攝像機(jī)
3、放大透鏡4、載物臺(tái)7、帶刻度的支桿5和旋轉(zhuǎn)套環(huán)9組成。光柵投影裝置內(nèi)部的激光器10、擴(kuò)束鏡11、準(zhǔn)值透鏡12和光柵13依次排列在一條同軸線上,光柵13設(shè)置有光柵位置調(diào)節(jié)旋鈕14。圖像采集放大裝置的載物臺(tái)7、放大透鏡4和攝像機(jī)(XD3在同一軸線上。(如圖1、2所示)所述放大透鏡4由可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9固定在帶刻度的支桿5上，放大透鏡4可通過旋轉(zhuǎn)套環(huán)9沿支桿5上下移動(dòng)。所述可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9可以分布多個(gè)放大透鏡4，放大透鏡為不同放大倍數(shù)。放大透鏡4的數(shù)量和放大倍數(shù)根據(jù)實(shí)際需要選擇。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的光柵投影裝置中激光器產(chǎn)生的光經(jīng)過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后產(chǎn)生發(fā)散的光，再經(jīng)過準(zhǔn)值透鏡后產(chǎn)生平行光，平行光透過光柵，將光柵投影照射到待檢測(cè)物體上。圖像放大采集裝置將待測(cè)物體上的圖像信息經(jīng)過透鏡4放大后，由CCD采集得到圖像。通過移動(dòng)光柵位置，拍攝多幅圖像，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算得到物體放大了的三維形貌的等高線值。具體包括以下步驟 A.將被測(cè)物體6放置在載物臺(tái)7上，使得被測(cè)物體6與CXD攝像機(jī)3和透鏡4為同一軸線上，調(diào)節(jié)光柵投影裝置，使得柵線投影到被測(cè)物體表面；[0012]B.調(diào)節(jié)可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)的位置，使得CCD靶面處得到放大，清晰的實(shí)像；C.調(diào)節(jié)移動(dòng)光柵13位置，每次移動(dòng)光柵間距的一半，分別拍攝4幅圖像；D.將得到的圖像輸入到計(jì)算機(jī)中，通過4步相移算法計(jì)算得到物體放大了的三維形貌圖；若想得到不同放大倍數(shù)的的三維形貌圖形，可以插入不同間距的光柵，同時(shí)對(duì)應(yīng)不同放大倍數(shù)的透鏡，重復(fù)A-D的過程，可以得到不同放大倍率的三維形貌圖形。所述被測(cè)物體可以是尺寸較小的反射型物體，如各種機(jī)械工件，手工制品等。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果 通過本實(shí)用新型的實(shí)施，可以通過不同的光柵以及放大透鏡獲得物體不同放大倍數(shù)的三維形貌信息，可以方便的切換記錄物體不同精度要求的三維形貌信息。同時(shí)通過載物臺(tái)位置的調(diào)整也可以方便的移動(dòng)觀察視場(chǎng)，觀察物體的不同位置。

圖I為光柵投影裝置示意圖；圖2為圖像放大采集裝置示意圖。圖中各標(biāo)注為1-顯示器，2-處理器，3-C⑶攝像機(jī)，4-放大透鏡，5，帶刻度的支桿，6-檢測(cè)物體，7-載物臺(tái)，8-光柵投射系統(tǒng)，9-可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)，10-激光器，11-擴(kuò)束鏡，12-準(zhǔn)值透鏡，13-光柵，14-光柵位置調(diào)節(jié)旋鈕。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于所述內(nèi)容。實(shí)施例I :本基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，由光柵投影裝置8和圖像放大采集裝置組成，圖像放大采集裝置由顯示器I、處理器2、CCD攝像機(jī)3、放大透鏡4、載物臺(tái)
7、帶刻度的支桿5和旋轉(zhuǎn)套環(huán)9組成。光柵投影裝置內(nèi)部的激光器10、擴(kuò)束鏡11、準(zhǔn)值透鏡12和光柵13依次排列在一條同軸線上，光柵13設(shè)置有光柵位置調(diào)節(jié)旋鈕14，光柵投影裝置8的光柵13對(duì)準(zhǔn)載物臺(tái)7。圖像采集放大裝置的載物臺(tái)7、放大透鏡4和攝像機(jī)(XD3在同一軸線上。(如圖1、2所示)本裝置的放大透鏡4由可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9固定在帶刻度的支桿5上，放大透鏡4可以上下移動(dòng)。本裝置中，可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9分布2個(gè)放大透鏡4，放大透鏡分別為2倍和4倍。實(shí)施例2 :本基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9分布有4個(gè)放大透鏡4，放大透鏡分別為2倍、3倍、4倍和5倍。實(shí)施例3 :本基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)9分布有3個(gè)放大透鏡4，放大透鏡分別為2倍、5倍和10倍。
權(quán)利要求1.一種基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，其特征在于由光柵投影裝置(8)和圖像放大采集裝置組成，圖像放大采集裝置由顯示器(I)、處理器(2 )、CXD攝像機(jī)(3 )、放大透鏡(4)、載物臺(tái)(7)、帶刻度的支桿(5)和旋轉(zhuǎn)套環(huán)(9)組成，載物臺(tái)(7)、放大透鏡(4)和攝像機(jī)CXD (3)在同一軸線上；光柵投影裝置內(nèi)部的激光器(10)、擴(kuò)束鏡(11)、準(zhǔn)值透鏡(12)和光柵(13)依次排列在一條同軸線上，光柵(13)設(shè)置有光柵位置調(diào)節(jié)旋鈕(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，其特征在于所述圖像放大采集裝置的放大透鏡(4)由可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)(9)固定在帶刻度的支桿(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，其特征在于所述可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)(9)分布多個(gè)放大透鏡(4)。
專利摘要一種基于投影光柵的三維形貌放大檢測(cè)裝置，可以記錄物體的表面三維形貌信息，還可以不同等級(jí)的放大物體的表面三維信息，屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括光柵投影裝置和圖像放大采集裝置。其中，光柵投影裝置包括激光器，擴(kuò)束鏡，透鏡和光柵。圖像放大采集裝置主要部件包括處理器，顯示屏，CCD攝像機(jī)，放大透鏡，可滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)套環(huán)，載物臺(tái)和支架。光柵投影裝置負(fù)責(zé)產(chǎn)生光柵照射到物體上，通過透鏡后，CCD上可記錄經(jīng)過放大的物體及光柵的信息。通過處理器的計(jì)算，在顯示屏上得到物體放大了的三維形貌信息。
文檔編號(hào)G01B11/25GK202793337SQ20122008221
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者蔣鑫巍, 張永安 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)