一種簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于乳件的尺寸測(cè)量通常采用光切法。然而，這種測(cè)量方法測(cè)得數(shù)值的偏差 與CCD(Charge-C〇upled Device)陣列檢測(cè)器的偏移量有關(guān)，所以實(shí)際測(cè)量精度并不高，不 能滿足檢測(cè)要求。此外，該測(cè)量方法的實(shí)時(shí)性欠佳，光源掃描頻率較低，大體為20次/秒，所 以對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的待測(cè)物體的截面評(píng)估效果十分不理想。由此可見，如何研究出一種簡 捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法，具有更高的測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟 待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有良好實(shí)時(shí)性的簡捷的高精度二維輪廓 測(cè)量方法。
[0004] 本發(fā)明一種簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0005] 1)先建立一個(gè)三維坐標(biāo)系，將待測(cè)物置于三維坐標(biāo)系的X軸向，在YZ平面內(nèi)設(shè)置一 個(gè)點(diǎn)光源，所述點(diǎn)光源可以掃描出具有一定寬度的平行光；
[0006] 2)所述點(diǎn)光源垂直于XZ平面發(fā)射光線，所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述待測(cè)物體相 交則該交點(diǎn)為一個(gè)亮點(diǎn)，最終所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述待測(cè)物相交，并在YZ面中形成 一條光輪廓曲線；
[0007] 3)通過面陣攝像機(jī)對(duì)所述光輪廓曲線成像，所述面陣攝像機(jī)的光軸在XY平面中且 經(jīng)過三維坐標(biāo)系的原點(diǎn)B，所述光軸與YZ平面呈Θ角；
[0008] 4)所述面陣攝像機(jī)接收Y軸方向與Z軸方向所述光輪廓曲線的光信號(hào)，經(jīng)過映射變 換得出某一時(shí)刻的待測(cè)物輪廓尺寸數(shù)據(jù)，所述映射變換與所述面陣攝像機(jī)的光心距離所述 原點(diǎn)B的距離L無關(guān)。
[0009]進(jìn)一步地，所述映射轉(zhuǎn)換具體為ι = Κ · ai
[0010] 其中
為所述待測(cè)物體與所述點(diǎn)光源發(fā)射光線的交點(diǎn)A'與 所述原點(diǎn)B之間的距離;ai為物點(diǎn)A'在所述面陣攝像機(jī)中的像斑端點(diǎn)到所述面陣攝像機(jī)成 像原點(diǎn)E的距離，f為所述面陣攝像機(jī)的焦距;U為所述面陣攝像機(jī)的像距。
[0011] 進(jìn)一步地，所述Θ角為銳角。
[0012] 進(jìn)一步地，所述點(diǎn)光源需要安裝電子控制裝置，通過所述電子控制裝置將所述點(diǎn) 光源掃描成具有一定寬度的平行光。
[0013] 進(jìn)一步地，所述待測(cè)物體可以處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0014] 本發(fā)明一種簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 第一，該簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法中無需考慮所述面陣攝像機(jī)的光心與測(cè) 量用的三維坐標(biāo)系原點(diǎn)B之間距離L的大小對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，即有效消除了這一因素所引 起的測(cè)量誤差，使測(cè)量結(jié)果變得更加精準(zhǔn);此外，該方法采用所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述 待測(cè)物相交，并在YZ面中形成一條光輪廓曲線，通過所述面陣攝像機(jī)對(duì)所述光輪廓曲線成 像，由于所述點(diǎn)光源可以掃描出具有一定寬度的平行光，便于捕捉進(jìn)入所述光線范圍內(nèi)的 待測(cè)物體，這與傳統(tǒng)光切法中需要轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)點(diǎn)光源不同，不存在因掃描頻率低而無法及 時(shí)捕捉到待測(cè)物的問題，所以該方法具有良好的實(shí)時(shí)測(cè)量功能。
[0016] 第二，該簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法中的映射變換關(guān)系十分簡單，便于計(jì)算； 因測(cè)量結(jié)果不存在所述面陣攝像機(jī)的光心與所述原點(diǎn)B之間距離L大小的影響，且物點(diǎn)與原 點(diǎn)B之間的距離y與像斑點(diǎn)與成像原點(diǎn)E之間的距離a呈線性關(guān)系，所以使用該映射變換使測(cè) 量更為簡潔，精度更高，測(cè)量頻率也大大提高。
[0017] 第三，該簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法中所述Θ角為銳角。之所以這樣設(shè)計(jì)是為 了便于將待測(cè)物利用所述面陣攝像機(jī)成像于更合適的位置，從而為計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)提供便 利。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明中XY平面內(nèi)物點(diǎn)成像分析示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描 述。
[0020] -種簡捷的高精度二維輪廓測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0021] 1)先建立一個(gè)三維坐標(biāo)系，將待測(cè)物置于三維坐標(biāo)系的X軸向，在YZ平面內(nèi)設(shè)置一 個(gè)點(diǎn)光源，所述點(diǎn)光源可以掃描出具有一定寬度的平行光。
[0022] 2)所述點(diǎn)光源垂直于XZ平面發(fā)射光線，所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述待測(cè)物體相 交則該交點(diǎn)為一個(gè)亮點(diǎn)，最終所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述待測(cè)物相交，并在YZ面中形成 一條光輪廓曲線。
[0023] 3)通過面陣攝像機(jī)對(duì)所述光輪廓曲線成像，所述面陣攝像機(jī)的光軸在XY平面中且 經(jīng)過三維坐標(biāo)系的原點(diǎn)B，所述光軸與YZ平面呈Θ角。
[0024] 4)所述面陣攝像機(jī)接收Y軸方向與Z軸方向所述光輪廓曲線的光信號(hào)，經(jīng)過映射變 換得出某一時(shí)刻的待測(cè)物輪廓尺寸數(shù)據(jù)，所述映射變換與所述面陣攝像機(jī)的光心距離所述 原點(diǎn)B的距離L無關(guān)。
[0025]該方法中無需考慮所述面陣攝像機(jī)的光心與測(cè)量用的三維坐標(biāo)系原點(diǎn)B之間距離 L的大小對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，即有效消除了這一因素所引起的測(cè)量誤差，使測(cè)量結(jié)果變得更 加精準(zhǔn)。此外，該方法采用所述點(diǎn)光源發(fā)射的光線與所述待測(cè)物相交，并在YZ面中形成一條 光輪廓曲線，通過所述面陣攝像機(jī)對(duì)所述光輪廓曲線成像。由于所述點(diǎn)光源可以掃描出具 有一定寬度的平行光，便于捕捉進(jìn)入所述光線范圍內(nèi)的待測(cè)物體。這與傳統(tǒng)光切法中需要 轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)點(diǎn)光源不同，不存在因掃描頻率低而無法及時(shí)捕捉到待測(cè)物的問題，所以該方 法具有良好的實(shí)時(shí)測(cè)量功能。
[0026] 為了便于將待測(cè)物利用所述面陣攝像機(jī)成像于較佳的位置，同時(shí)為計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù) 提供便利，所以將所述Θ角設(shè)為銳角。
[0027] 為了實(shí)現(xiàn)所述點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為能夠發(fā)射具有一定寬度的平行光光源，所以在所述點(diǎn) 光源需要安裝電子控制裝置，通過所述電子控制裝置將所述點(diǎn)光源掃描成具有一定寬度的 平行光。
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