一種微小物體表面積精密測量裝置的製作方法

2023-05-28 11:17:36

專利名稱：一種微小物體表面積精密測量裝置的製作方法
技術領域：
一種微小物體表面積精密測量裝置，屬於利用光學手段進行測量和分析的技術領域。
背景技術：
機器視覺中的圖像測量技術是近20年來在測量領域形成的新型測量技術，它把圖像作為檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用，完成對幾何量尺寸測量、生物製品檢測、航空遙感測量等多種測量任務。這種技術能夠適應許多新的生產製造工藝的測量要求，例如對易變形零件尺寸、微小尺寸、曲面輪廓及零件孔距的測量。在圖像測量領域中，圖像目標的像素麵積指圖像目標所包含的像素個數測量是一個關鍵問題，它可以分成2類即具有規則幾何形狀的目標和任意不規則形狀的目標像素 面積計算問題。對於前者，一般採用從目標重心到輪廓點的積分法或者通過角點/頂點的檢測並且應用面積公式計算。對於後者，採用對曲線包圍的內部像素計數來求解，一般採用下面的公式
A = Ix 一 X I在上式中， 麗為目標邊界上對應於y坐標值為J的X坐標最大值為目標
邊界上對應於I坐標值為J的X坐標最小值。關於圖像目標內部像素的提取，當圖像目標像素和圖像背景像素的灰度差別較大時，可以使用常用的閾值分割法進行處理。
發明內容為了解決上述問題，本實用新型設計了一種微小物體表面積精密測量裝置；該裝置具有可以實現多個微小物體表面積的快速準確測量的優點。本實用新型的目的是這樣實現的一種微小物體表面積精密測量裝置，包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統；所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯在導軌上運動的光學標尺，以及在光學標尺上方，保持靜止狀態的縱向讀數CCD和橫向讀數CCD，縱向讀數CCD和橫向讀數CCD感光面垂直於光軸，對光學標尺準焦成像，得到的圖像數據經接口電路輸送到計算機進行處理；還包括配置在工作檯表面與導軌方向一致的測量角錐稜鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻雷射器，雙頻雷射器發射的光束經分光鏡與參考鏡入射到角錐稜鏡後返回；所述圖像式自動調焦瞄準系統包括瞄準(XD、配置在瞄準CXD下方、被測物上方的環形光源，瞄準CXD同配置在其前方的成像光學系統相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CCD準焦接收來自與導軌方向平行放置的被測物表面的反射光線。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述的光學標尺為二維標尺。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述的環形光源的中心開有圓口且截面圖形為三角形，環形光源直徑為100mm，中間開口直徑為45mm，光源，截面三角形的頂角為116°，沿半徑方向等間距配置LED。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源、孔徑光闌、調焦裝置以及步進電機，光源發射的光線經過孔徑光闌以及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯經成像光學系統由瞄準CXD成像；得到的圖像經接口電路輸送給計算機，並由計算機驅動步進電機控制調焦裝置，調整成像光學系統以及瞄準CCD所組成的系統，使瞄準CXD對被測物準焦成像。由於本實用新型採用圖像式位移測量系統和圖像式自動調焦瞄準系統的組合形式，並在被測物上方配置環形光源，在導軌方向配置測量角錐稜鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻雷射器；使得該裝置具有可以實現多個微小物體表面積的快速準確測量的優點。

圖I是一種微小物體表面積精密測量裝置總體結構圖。圖2是環形光源11及LED配置。圖3是自動調焦瞄準系統結構簡圖。圖中I光學標尺、2縱向讀數CXD、3橫向讀數CXD、4瞄準CXD、5被測物、6工作檯、7導軌、8測量角錐稜鏡、9分光鏡與參考鏡、10雙頻雷射器、11環形光源、12光源、13孔徑光闌、14調焦裝置、15步進電機、16接口電路、17計算機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型具體實施例作進一步詳細描述。圖I是本實用新型一種微小物體表面積精密測量裝置總體結構圖，該裝置包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統；所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯6在導軌7上運動的光學標尺1，以及在光學標尺I上方，保持靜止狀態的縱向讀數(XD2和橫向讀數CCD3，縱向讀數CCD2和橫向讀數CCD3感光面垂直於光軸，對光學標尺I準焦成像，得到的圖像數據經接口電路16輸送到計算機17進行處理；還包括配置在工作檯表面與導軌方向一致的測量角錐稜鏡8、分光鏡與參考鏡9以及雙頻雷射器10，雙頻雷射器10發射的光束經分光鏡與參考鏡9入射到角錐稜鏡8後返回；所述圖像式自動調焦瞄準系統包括瞄準(XD4、配置在瞄準(XD4下方、被測物5上方的環形光源11，瞄準CXD同配置在其前方的成像光學系統相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CCD4準焦接收來與導軌7方向平行放置的自被測物5表面的反射光線。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述的光學標尺I為二維標尺。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述的環形光源11為中心開有圓口且截面圖形為三角形的燈罩形狀，環形光源直徑為100mm，中間開口直徑為45mm，光源，截面三角形的頂角為116°，LED配置在半徑成等差數列同心圓上，相鄰兩個圓環中，配置在外圓的LED數量與配置在內圓的LED數量成等差數列；或者LED配置在半徑成等差數列同心圓上，每一個圓上的LED數量均相等，環形光源11及LED配置如圖2所示。上述一種微小物體表面積精密測量裝置，所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源12、孔徑光闌13、調焦裝置14以及步進電機15，光源12發射的光線經過孔徑光闌13以 及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯6經成像光學系統由瞄準(XD4成像；得到的圖像經接口電路16輸送給計算機17，並由計算機17驅動步進電機15控制調焦裝置14，調整成像光學系統以及瞄準(XD4所組成的系統，使瞄準(XD4對被測物5準焦成像，自動調焦瞄準系統結構簡圖如圖3所示。
權利要求1.一種微小物體表面積精密測量裝置，其特徵在於包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統； 所述圖像式位移測量系統包括能夠隨工作檯(6)在導軌(7)上運動的光學標尺(1)，以及在光學標尺(I)上方，保持靜止狀態的縱向讀數CXD (2)和橫向讀數CXD (3)，縱向讀數CXD (2)和橫向讀數CXD (3)感光面垂直於光軸，對光學標尺(I)準焦成像，得到的圖像數據經接口電路(16)輸送到計算機(17)進行處理；還包括配置在工作檯表面與導軌方向一致的測量角錐稜鏡(8 )、分光鏡與參考鏡(9 )以及雙頻雷射器(10 )，雙頻雷射器(10 )發射的光束經分光鏡與參考鏡(9)入射到測量角錐稜鏡(8)後返回； 所述圖像式自動調焦瞄準系統包括瞄準CXD (4)、配置在瞄準CXD (4)下方、被測物(5)上方的環形光源(11)，瞄準CXD同配置在其前方的成像光學系統相對靜止，並一起沿圖像式自動調焦瞄準系統光軸方向移動，使瞄準CCD (4)準焦接收來與導軌(7)方向平行放置的自被測物(5)表面的反射光線。
2.根據權利要求I所述的一種微小物體表面積精密測量裝置，其特徵在於所述的光學標尺(I)為二維標尺。
3.根據權利要求I所述的一種微小物體表面積精密測量裝置，其特徵在於所述的環形光源(11)的中心開有圓口且截面圖形為三角形，環形光源直徑為100mm，中間開口直徑為45mm，光源，截面三角形的頂角為116°，沿半徑方向等間距配置LED。
4.根據權利要求I所述的一種微小物體表面積精密測量裝置，其特徵在於所述圖像式自動調焦瞄準系統還包括光源(12)、孔徑光闌(13)、調焦裝置(14)以及步進電機(15)，光源(12)發射的光線經過孔徑光闌(13)以及相應光學系統調整後變成平行光，穿過工作檯(6)經成像光學系統由瞄準CXD (4)成像；得到的圖像經接口電路(16)輸送給計算機(17)，並由計算機(17)驅動步進電機(15)控制調焦裝置(14)，調整成像光學系統以及瞄準CXD(4)所組成的系統，使瞄準CXD (4)對被測物(5)準焦成像。
專利摘要一種微小物體表面積精密測量裝置,屬於利用光學手段進行測量和分析的技術領域；該裝置包括圖像式位移測量系統、圖像式自動調焦瞄準系統，並在被測物上方配置環形光源，在導軌方向配置測量角錐稜鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻雷射器；採用本實用新型測量微小物體表面積，可以連續測量多個微小物體表面積，並且測量結果快速準確。
文檔編號G01B11/28GK202511769SQ201220150848
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者趙鵬 申請人:東北林業大學