專利名稱：一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，屬于光學(xué)三維形貌測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類觀察物質(zhì)世界正向微米、納米尺度邁進(jìn)，三維測量技術(shù)也逐漸從大尺寸向微小尺寸拓展，對微小尺寸鏡面物體的三維形貌測量技術(shù)開始提出并應(yīng)用，不僅要求觀測工具有更高的分辨率，而且還要求能獲取物體表面的深度信息，進(jìn)而能完整精確地重現(xiàn)樣本的三維形貌結(jié)構(gòu)。對鏡面物體的三維形貌測量在材料學(xué)、精密儀器、精密加工、生物醫(yī)學(xué)等很多領(lǐng)域都有著很重要的應(yīng)用價值，已成為測量領(lǐng)域一個研究熱點(diǎn)和難 點(diǎn)。微小尺寸鏡面物體的表面三維形貌不僅對接觸零件的機(jī)械和物理特性起著決定作用，而且對一些非接觸零件的光學(xué)和外部特性影響也很大。精確可靠地測量鏡面物體的三維形貌不但能正確地識別加工過程中的變化和缺陷，而且對控制和改進(jìn)加工方法、研究物體三維形貌幾何特性與使用性能的關(guān)系、提高零件加工質(zhì)量和產(chǎn)品性能有著顯著意義。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)在精密加工和微型機(jī)械方向的迅速發(fā)展和走向?qū)嵱?，為?shí)現(xiàn)加工過程中對產(chǎn)品質(zhì)量的檢測和控制，對檢測手段也提出了更高的要求，不僅需要測量精度高，測量點(diǎn)云密集，還要求能與數(shù)控加工設(shè)備或機(jī)器人等運(yùn)動機(jī)構(gòu)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在加工現(xiàn)場的測量。然而，傳統(tǒng)的三維形貌測量方法如飛行時間法、相位法、攝影測量法等，其測量精度不能滿足鏡面物體三維形貌測量的高精度要求；而現(xiàn)有的大部分高精度三維形貌測量方法又存在著設(shè)備價格昂貴，測量范圍過小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，是一種標(biāo)定方法便捷的微小尺寸鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對具有強(qiáng)反光表面的微小尺寸鏡面物體進(jìn)行高精度三維形貌測量。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于它包括計算機(jī)系統(tǒng)、基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、快速定位系統(tǒng)和精密平移臺。它們之間的位置連接關(guān)系是基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)通過串口數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)系統(tǒng)相連，并由計算機(jī)系統(tǒng)控制其向位于精密平移臺上鏡面物體被測表面傾斜45°投射正弦條紋；圖像采集系統(tǒng)通過超五類網(wǎng)線與計算機(jī)系統(tǒng)相連，調(diào)整圖像采集系統(tǒng)的位置，使其物方焦平面位于精密平移臺上鏡面物體被測表面附近；調(diào)整快速定位系統(tǒng)中激光器發(fā)出的激光光斑在圖像采集系統(tǒng)的物方焦平面上的位置，使該激光光斑在CXD相機(jī)像面所成的像正好位于CXD像面的正中心處。所述基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)由正弦條紋投射裝置和會聚透鏡以及整形棱鏡對組成，這三者之間位置連接關(guān)系是正弦條紋投射裝置的出射窗口與整形棱鏡對的入瞳相接，整形棱鏡對的出瞳與會聚透鏡的入瞳相接；它用于向鏡面物體的被測表面投射多幅頻率、相位以及亮度都可調(diào)的正弦條紋。該正弦條紋投射裝置由驅(qū)動信號電路、調(diào)制激光器、聲光偏轉(zhuǎn)器組成，聲光偏轉(zhuǎn)器中產(chǎn)生應(yīng)力交變分布的柵格，當(dāng)調(diào)制激光束以一定的角度通過聲光偏轉(zhuǎn)器時，出射光束產(chǎn)生衍射，兩束衍射光經(jīng)會聚透鏡聚焦產(chǎn)生正弦干涉條紋。該驅(qū)動信號電路由DDS芯片電路產(chǎn)生兩路頻率同為fm可調(diào)節(jié)相位值和頻率值的正弦信號，其中一路與聲光偏轉(zhuǎn)器中心頻率信號f。通過高速乘法器合成混頻信號1+4和用于驅(qū)動聲光偏轉(zhuǎn)器，另一路信號經(jīng)過倍頻后，通過高速比較器產(chǎn)生方波信號，用于驅(qū)動調(diào)制激光器；該調(diào)制激光器是半導(dǎo)體激光器，激光波長為660nm，用于提供光強(qiáng)度可調(diào)制的激光信號；該聲光偏轉(zhuǎn)器的光學(xué)波長為660nm,用于調(diào)制激光光強(qiáng)；該會聚透鏡是平凸透鏡，用于控制基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)的有效投射范圍以及光束的聚焦；該整形棱鏡對由兩塊光楔構(gòu)成，用于將出射的狹長型矩形正弦條紋圖案的縱向拉伸，使此矩形正弦條紋圖案的縱橫比例滿足要求。所述圖像采集系統(tǒng)由C⑶相機(jī)和定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭組成，其間用C型接口相連；它 用于采集相應(yīng)的相位圖片信息并傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)。它的使用，可以使視角和放大率在視場各點(diǎn)恒定，改善測量系統(tǒng)的光學(xué)成像質(zhì)量，減少因被測物面沿光軸縱向離焦而產(chǎn)生的測量誤差，從而有效提聞成像精度。所述快速定位系統(tǒng)由一個光斑質(zhì)量較好的激光器構(gòu)成，該激光器為線性激光器。它可用于在標(biāo)定測量系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)時，使參考平面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處；也可用于在正式測量時，使鏡面物體的被測表面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處。所述精密平移臺可選用系列超精密電控平移臺。它用于承載待測的鏡面物體以及在測量系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定時移動指定的距離。所述計算機(jī)系統(tǒng)，是普通的個人臺式電腦，配置要求CPU在2. 7GHz以上，內(nèi)存2GB以上，配有千兆網(wǎng)卡和串行通訊端口。它作為整個測量系統(tǒng)的控制中心，用于輸出控制命令控制基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)所投的正弦條紋的頻率、相位和亮度，控制CCD相機(jī)采集相位圖片信息；同時也是整個測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，用于對所采集的相位圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，得到包含鏡面物體被測物面三維形貌信息的相位圖，進(jìn)而根據(jù)所用測量模型的相位與高度映射關(guān)系式解算出被測物面相應(yīng)的三維形貌信息。其中，該調(diào)制激光器是型號為LD1931的半導(dǎo)體激光器；其中，該聲光偏轉(zhuǎn)器是型號為DTSX-250的聲光偏轉(zhuǎn)器；其中，該會聚透鏡的參數(shù)是其口徑為25. 4mm，焦距為50. 8mm ；其中，該整形棱鏡中光楔的直徑為25. 4_，光楔角度為4.0° ；其中，該CCD 相機(jī)的型號為 Basler acA 1300_30gm ;其中，該定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭是型號為GC0-2304的遠(yuǎn)心成像鏡頭；其中，該激光器是型號為GC0-3001的線性激光器；其中，該精密平移臺選用ukSA50系列。本發(fā)明的原理是采用基于正弦條紋投射的單目測量方式，構(gòu)造測量模型，根據(jù)該測量模型搭建測量鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，通過計算機(jī)系統(tǒng)控制正弦條紋投射系統(tǒng)向鏡面物體的被測表面投射多幅正弦條紋，然后用圖像采集系統(tǒng)采集相應(yīng)的圖片信息并傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)，再用計算機(jī)系統(tǒng)對這些圖片信息進(jìn)行處理，從而得到含有物體三維信息的相位圖，最后根據(jù)所用測量模型的相位與高度映射關(guān)系式得到鏡面物體被測面的三維信息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明使用的條紋投射系統(tǒng)無需復(fù)雜精密的機(jī)械運(yùn)動裝置即可實(shí)現(xiàn)條紋相位的精確移動，而且可由計算機(jī)控制，快速精準(zhǔn)地改變投射條紋的頻率、相位和亮度，因此結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，抗干擾能力強(qiáng)。(2)本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且易于實(shí)現(xiàn)，無需復(fù)雜的顯微裝置或者極其精密的位移裝置即可實(shí)現(xiàn)對鏡面物體的三維形貌測量，適合于小型化和集成化的應(yīng)用需求，能夠?qū)崿F(xiàn)在線三維檢測。(3)本發(fā)明通過非接觸式光學(xué)測量的方式，測量的橫向范圍和縱向范圍都相對較大，而且還可根據(jù)測量范圍和測量精度的要求靈活更換光學(xué)系統(tǒng)中的相關(guān)部件，以滿足不同的測量需求。


圖I為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)的具體組成結(jié)構(gòu)圖。圖中附號說明如下I :計算機(jī)系統(tǒng)；2 :基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)；3 :圖像米集系統(tǒng)；4 :快速定位系統(tǒng)；5 :精S平移臺；6 :正弦條紋投射裝置；7 :整形棱鏡對；8 :會聚透鏡；9 :(XD相機(jī)；10 :定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭；11 :驅(qū)動信號電路；12 :調(diào)制激光器；13 :聲光偏轉(zhuǎn)器。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，由計算機(jī)系統(tǒng)I、基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)2、圖像采集系統(tǒng)3、快速定位系統(tǒng)4、精密 平移臺5組成。它們之間的位置連接關(guān)系是基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)2通過串口數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)系統(tǒng)I相連，并由計算機(jī)系統(tǒng)I控制其向位于精密平移臺5上鏡面物體被測表面傾斜45°投射正弦條紋；圖像采集系統(tǒng)3通過超五類網(wǎng)線與計算機(jī)系統(tǒng)I相連，調(diào)整圖像采集系統(tǒng)3的位置，使其物方焦平面位于精密平移臺5上鏡面物體被測表面附近；調(diào)整快速定位系統(tǒng)4中激光器發(fā)出的激光光斑在圖像采集系統(tǒng)3的物方焦平面上的位置，使該激光光斑在CXD相機(jī)像面所成的像正好位于CXD像面的正中心處。其中基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)2由正弦條紋投射裝置6、整形棱鏡對7和會聚透鏡8組成，圖像采集系統(tǒng)3由CXD相機(jī)9和定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭10組成，計算機(jī)系統(tǒng)I是整個測量系統(tǒng)的控制中心，用于輸出控制命令控制基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)2所投的正弦條紋的頻率、相位和亮度，控制圖像采集系統(tǒng)3采集相位圖片信息；同時也是整個測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，用于對所采集的相位圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行相位解相處理，得到包含微小尺寸鏡面物體被測物面三維形貌信息的相位圖，進(jìn)而根據(jù)所用的測量模型中的相位與高度映射關(guān)系式解算出被測物面相應(yīng)的三維形貌信息。如圖2所示，本發(fā)明的基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)的具體組成部分包括正弦條紋投射裝置6、整形棱鏡對7和會聚透鏡8。其中正弦條紋投射裝置6由驅(qū)動信號電路11、調(diào)制激光器12、聲光偏轉(zhuǎn)器13組成。驅(qū)動信號電路11產(chǎn)生兩路信號，一路用于驅(qū)動調(diào)制激光器12,另一路用于驅(qū)動聲光偏轉(zhuǎn)器13。聲光偏轉(zhuǎn)器13中產(chǎn)生應(yīng)力交變分布的柵格，當(dāng)調(diào)制激光束以一定的角度通過聲光偏轉(zhuǎn)器時，出射光束產(chǎn)生衍射。當(dāng)兩束衍射光以接近布儒斯特角的角度入射到整形棱鏡對7界面時，通過整形棱鏡對的作用，入射光束將沿著縱軸方向被拉伸放大，而橫軸的尺寸將保持不變，經(jīng)會聚透鏡8聚焦產(chǎn)生正弦干涉條紋并在被測物面投射出滿足要求的小范圍、高精度正弦條紋。其中，該調(diào)制激光器是美國Power Technology, Inc.公司的LD1931半導(dǎo)體激光器；該聲光偏轉(zhuǎn)器是法國AAOpto-electronic公司的DTSX-250聲光偏轉(zhuǎn)器；該會聚透鏡的參數(shù)是其口徑為25. 4mm,焦距為50. 8mm ;該整形棱鏡中光楔的直徑為25. 4mm，光楔角度為4. 0°。圖像采集系統(tǒng)由CXD相機(jī)和定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭組成，CXD相機(jī)的工作參數(shù)，如曝光 時間、增益等的設(shè)置均由計算機(jī)系統(tǒng)中的相機(jī)控制軟件控制，包含相位信息的圖片拍攝之后傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)并保存起來。定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭直接安裝在CCD相機(jī)上，它的使用可以使視角和放大率在視場各點(diǎn)恒定，改善測量系統(tǒng)的光學(xué)成像質(zhì)量，減少因被測物面沿光軸縱向離焦而產(chǎn)生的測量誤差，從而有效提高成像精度。其中，該CCD相機(jī)的型號為BasleracA 1300-30gm。該定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭為大恒光電(集團(tuán))的GC0-2304遠(yuǎn)心成像鏡頭?？焖俣ㄎ幌到y(tǒng)由一個光斑質(zhì)量較好的激光器構(gòu)成，在找到定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的焦平面位置后，調(diào)整激光器光斑在此焦平面上的位置，使其在C⑶相機(jī)像面所成的像正好位于CCD像面的正中心處，然后固定激光器的位置。其作用在于1、在標(biāo)定測量系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)時，使參考平面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處；2、在正式測量時，使微小尺寸鏡面物體的被測表面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處。調(diào)整時的判斷標(biāo)準(zhǔn)是看激光器光斑在CCD相機(jī)像面所成的像是否位于CCD像面的正中心處。該激光器為大恒光電(集團(tuán))的GC0-3001線性激光器。精密平移臺用于承載待測的鏡面物體以及在測量系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定時移動指定的距離。該精密平移臺選用北京卓立漢光儀器有限公司的ukSA50系列超精密電控平移臺?；诼暪馄D(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)以及鏡面物體的被測物面三者共同組成本發(fā)明的測量模型。在此測量模型中，需保證定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的光軸與設(shè)定的參考平面垂直，此參考平面是一個假定的標(biāo)準(zhǔn)平面，位于圖像采集系統(tǒng)中定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置，實(shí)際測量中可以用加工精度較高的標(biāo)準(zhǔn)量塊的光滑面代替。在測量時，正弦條紋的投射角度(投影軸線與參考面法線的夾角)越小，受噪聲的影響越大；投射角度越大，受到待測物表面凹凸起伏的影響所產(chǎn)生陰影效果的會越明顯，導(dǎo)致三維點(diǎn)云缺失。所以需要選擇最佳的投射角度，以在噪聲和陰影二者的影響之間取得平衡，獲取最優(yōu)的測量效果。一般而言，投射角度的取值在30°到60°之間，典型值為45°。正弦條紋投射裝置投射出的是一個平行出射的矩形條紋圖案，為提高測量精度，需在會聚透鏡之后的一倍焦距和二倍焦距之間調(diào)整被測物面的位置，使正弦條紋圖案充滿整個視場，此時正弦條紋投射系統(tǒng)投射的是一個自會聚透鏡像方焦點(diǎn)開始發(fā)散的矩形條紋圖案。通過分析該測量模型,可以推導(dǎo)出其相應(yīng)的相位(p(x, y))與高度(h(x，y))映射關(guān)系式h (x, y) =f [p (x, y)]的形式
權(quán)利要求
1.一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于它包括計算機(jī)系統(tǒng)、基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、快速定位系統(tǒng)和精密平移臺；基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)通過串口數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)系統(tǒng)相連，并由計算機(jī)系統(tǒng)控制其向位于精密平移臺上鏡面物體被測表面傾斜45°投射正弦條紋；圖像采集系統(tǒng)通過超五類網(wǎng)線與計算機(jī)系統(tǒng)相連，調(diào)整圖像采集系統(tǒng)的位置，使其物方焦平面位于精密平移臺上鏡面物體被測表面附近；調(diào)整快速定位系統(tǒng)中激光器發(fā)出的激光光斑在圖像采集系統(tǒng)的物方焦平面上的位置，使該激光光斑在CCD相機(jī)像面所成的像正好位于CCD像面的正中心處； 所述基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)由正弦條紋投射裝置和會聚透鏡以及整形棱鏡對組成；正弦條紋投射裝置的出射窗口與整形棱鏡對的入瞳相接，整形棱鏡對的出瞳與會聚透鏡的入瞳相接；它用于向鏡面物體的被測表面投射多幅頻率、 相位以及亮度都可調(diào)的正弦條紋；該正弦條紋投射裝置由驅(qū)動信號電路、調(diào)制激光器和聲光偏轉(zhuǎn)器組成，聲光偏轉(zhuǎn)器中產(chǎn)生應(yīng)力交變分布的柵格，當(dāng)調(diào)制激光束以一定的角度通過聲光偏轉(zhuǎn)器時，出射光束產(chǎn)生衍射，兩束衍射光經(jīng)會聚透鏡聚焦產(chǎn)生正弦干涉條紋；該驅(qū)動信號電路由DDS芯片電路產(chǎn)生兩路頻率同為fm可調(diào)節(jié)相位值和頻率值的正弦信號，其中一路與聲光偏轉(zhuǎn)器中心頻率信號f。通過高速乘法器合成混頻信號和用于驅(qū)動聲光偏轉(zhuǎn)器，另一路信號經(jīng)過倍頻后，通過高速比較器產(chǎn)生方波信號，用于驅(qū)動調(diào)制激光器；該調(diào)制激光器是半導(dǎo)體激光器，激光波長為660nm,用于提供光強(qiáng)度可調(diào)制的激光信號；該聲光偏轉(zhuǎn)器的光學(xué)波長為660nm，用于調(diào)制激光光強(qiáng)；該會聚透鏡是平凸透鏡，用于控制基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)的有效投射范圍以及光束的聚焦；該整形棱鏡對由兩塊光楔構(gòu)成，用于將出射的狹長型矩形正弦條紋圖案的縱向拉伸，使此矩形正弦條紋圖案的縱橫比例滿足要求； 所述圖像采集系統(tǒng)由CCD相機(jī)和定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭組成，其間用C型接口相連；它用于采集相應(yīng)的相位圖片信息并傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)； 所述快速定位系統(tǒng)由一個光斑質(zhì)量較好的激光器構(gòu)成，該激光器為GC0-3001線性激光器，它用于在標(biāo)定測量系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)時，使參考平面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處；也可用于在正式測量時，使鏡面物體的被測表面快速調(diào)整至定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭的物方焦平面位置處； 所述精密平移臺選用系列超精密電控平移臺，它用于承載待測的鏡面物體以及在測量系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定時移動指定的距尚; 所述計算機(jī)系統(tǒng)，是個人臺式電腦，配置要求CPU在2. 7GHz以上，內(nèi)存2GB以上，配有千兆網(wǎng)卡和串行通訊端口 ；它作為整個測量系統(tǒng)的控制中心，用于輸出控制命令控制基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)所投的正弦條紋的頻率、相位和亮度，控制CCD相機(jī)采集相位圖片信息；同時也是整個測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，用于對所采集的相位圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，得到包含鏡面物體被測物面三維形貌信息的相位圖，進(jìn)而根據(jù)所用測量模型的相位與高度映射關(guān)系式解算出被測物面相應(yīng)的三維形貌信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該調(diào)制激光器是型號為LD1931的半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該聲光偏轉(zhuǎn)器是型號為DTSX-250的聲光偏轉(zhuǎn)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該會聚透鏡的參數(shù)是其口徑為25. 4mm，焦距為50. 8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該整形棱鏡中光楔的直徑為25. 4mm，光楔角度為4. 0°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該CCD相機(jī)的型號為Basler acA 1300_30gm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該定焦遠(yuǎn)心成像鏡頭是型號為GC0-2304的遠(yuǎn)心成像鏡頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該激光器是型號為GC0-3001的線性激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其特征在于該精密平移臺的型號為ukSA50系列。
全文摘要
一種基于正弦條紋投射的鏡面物體三維形貌測量系統(tǒng)，其主要包括計算機(jī)系統(tǒng)、基于聲光偏轉(zhuǎn)器的正弦條紋投射系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、快速定位系統(tǒng)和精密平移臺。本系統(tǒng)通過計算機(jī)控制正弦條紋投射系統(tǒng)向鏡面物體的被測直接表面投射多幅相位、頻率和亮度都可調(diào)的正弦條紋，然后用圖像采集系統(tǒng)采集相應(yīng)的圖片信息并傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)，再用計算機(jī)系統(tǒng)對這些圖片信息進(jìn)行處理，從而得到含有物體三維信息的相位圖，最后根據(jù)相位與高度映射關(guān)系式得到鏡面物體被測面的三維信息。本發(fā)明主要應(yīng)用于微小尺寸鏡面物體的三維形貌測量，測量范圍約為4.5mm×3mm，分辨率優(yōu)于5微米，三維點(diǎn)云間距為3.75微米。
文檔編號G01B11/25GK102721378SQ20121021073
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者姜宏志, 趙慧潔, 鄒凱 申請人:北京航空航天大學(xué)