專利名稱：一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，屬于利用光學(xué)手段進(jìn)行測(cè)量和分析的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺(jué)中的圖像測(cè)量技術(shù)是近20年來(lái)在測(cè)量領(lǐng)域形成的新型測(cè)量技術(shù)，它把圖像作為檢測(cè)和傳遞信息的手段或載體加以利用，完成對(duì)幾何量尺寸測(cè)量、生物制品檢測(cè)、航空遙感測(cè)量等多種測(cè)量任務(wù)。這種技術(shù)能夠適應(yīng)許多新的生產(chǎn)制造工藝的測(cè)量要求，例如對(duì)易變形零件尺寸、微小尺寸、曲面輪廓及零件孔距的測(cè)量。在圖像測(cè)量領(lǐng)域中，圖像目標(biāo)的像素面積指圖像目標(biāo)所包含的像素個(gè)數(shù)測(cè)量是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，它可以分成2類即具有規(guī)則幾何形狀的目標(biāo)和任意不規(guī)則形狀的目標(biāo)像素 面積計(jì)算問(wèn)題。對(duì)于前者，一般采用從目標(biāo)重心到輪廓點(diǎn)的積分法或者通過(guò)角點(diǎn)/頂點(diǎn)的檢測(cè)并且應(yīng)用面積公式計(jì)算。對(duì)于后者，采用對(duì)曲線包圍的內(nèi)部像素計(jì)數(shù)來(lái)求解，一般采用下面的公式
A = Ix 一 X I在上式中， 麗為目標(biāo)邊界上對(duì)應(yīng)于y坐標(biāo)值為J的X坐標(biāo)最大值為目標(biāo)
邊界上對(duì)應(yīng)于I坐標(biāo)值為J的X坐標(biāo)最小值。關(guān)于圖像目標(biāo)內(nèi)部像素的提取，當(dāng)圖像目標(biāo)像素和圖像背景像素的灰度差別較大時(shí)，可以使用常用的閾值分割法進(jìn)行處理。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置；該裝置具有可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)微小物體表面積的快速準(zhǔn)確測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，包括圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)、圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)；所述圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)包括能夠隨工作臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的光學(xué)標(biāo)尺，以及在光學(xué)標(biāo)尺上方，保持靜止?fàn)顟B(tài)的縱向讀數(shù)CCD和橫向讀數(shù)CCD，縱向讀數(shù)CCD和橫向讀數(shù)CCD感光面垂直于光軸，對(duì)光學(xué)標(biāo)尺準(zhǔn)焦成像，得到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)接口電路輸送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；還包括配置在工作臺(tái)表面與導(dǎo)軌方向一致的測(cè)量角錐棱鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻激光器，雙頻激光器發(fā)射的光束經(jīng)分光鏡與參考鏡入射到角錐棱鏡后返回；所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn)(XD、配置在瞄準(zhǔn)CXD下方、被測(cè)物上方的環(huán)形光源，瞄準(zhǔn)CXD同配置在其前方的成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)靜止，并一起沿圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)光軸方向移動(dòng)，使瞄準(zhǔn)CCD準(zhǔn)焦接收來(lái)自與導(dǎo)軌方向平行放置的被測(cè)物表面的反射光線。上述一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，所述的光學(xué)標(biāo)尺為二維標(biāo)尺。上述一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，所述的環(huán)形光源的中心開(kāi)有圓口且截面圖形為三角形，環(huán)形光源直徑為100mm，中間開(kāi)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(cè)量裝置，所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)還包括光源、孔徑光闌、調(diào)焦裝置以及步進(jìn)電機(jī)，光源發(fā)射的光線經(jīng)過(guò)孔徑光闌以及相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整后變成平行光，穿過(guò)工作臺(tái)經(jīng)成像光學(xué)系統(tǒng)由瞄準(zhǔn)CXD成像；得到的圖像經(jīng)接口電路輸送給計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制調(diào)焦裝置，調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)以及瞄準(zhǔn)CCD所組成的系統(tǒng)，使瞄準(zhǔn)CXD對(duì)被測(cè)物準(zhǔn)焦成像。由于本實(shí)用新型采用圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)和圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的組合形式，并在被測(cè)物上方配置環(huán)形光源，在導(dǎo)軌方向配置測(cè)量角錐棱鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻激光器；使得該裝置具有可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)微小物體表面積的快速準(zhǔn)確測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

圖I是一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是環(huán)形光源11及LED配置。圖3是自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中I光學(xué)標(biāo)尺、2縱向讀數(shù)CXD、3橫向讀數(shù)CXD、4瞄準(zhǔn)CXD、5被測(cè)物、6工作臺(tái)、7導(dǎo)軌、8測(cè)量角錐棱鏡、9分光鏡與參考鏡、10雙頻激光器、11環(huán)形光源、12光源、13孔徑光闌、14調(diào)焦裝置、15步進(jìn)電機(jī)、16接口電路、17計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖I是本實(shí)用新型一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置總體結(jié)構(gòu)圖，該裝置包括圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)、圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)；所述圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)包括能夠隨工作臺(tái)6在導(dǎo)軌7上運(yùn)動(dòng)的光學(xué)標(biāo)尺1，以及在光學(xué)標(biāo)尺I上方，保持靜止?fàn)顟B(tài)的縱向讀數(shù)(XD2和橫向讀數(shù)CCD3，縱向讀數(shù)CCD2和橫向讀數(shù)CCD3感光面垂直于光軸，對(duì)光學(xué)標(biāo)尺I準(zhǔn)焦成像，得到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)接口電路16輸送到計(jì)算機(jī)17進(jìn)行處理；還包括配置在工作臺(tái)表面與導(dǎo)軌方向一致的測(cè)量角錐棱鏡8、分光鏡與參考鏡9以及雙頻激光器10，雙頻激光器10發(fā)射的光束經(jīng)分光鏡與參考鏡9入射到角錐棱鏡8后返回；所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn)(XD4、配置在瞄準(zhǔn)(XD4下方、被測(cè)物5上方的環(huán)形光源11，瞄準(zhǔn)CXD同配置在其前方的成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)靜止，并一起沿圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)光軸方向移動(dòng)，使瞄準(zhǔn)CCD4準(zhǔn)焦接收來(lái)與導(dǎo)軌7方向平行放置的自被測(cè)物5表面的反射光線。上述一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，所述的光學(xué)標(biāo)尺I為二維標(biāo)尺。上述一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，所述的環(huán)形光源11為中心開(kāi)有圓口且截面圖形為三角形的燈罩形狀，環(huán)形光源直徑為100mm，中間開(kāi)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(shù)列同心圓上，相鄰兩個(gè)圓環(huán)中，配置在外圓的LED數(shù)量與配置在內(nèi)圓的LED數(shù)量成等差數(shù)列；或者LED配置在半徑成等差數(shù)列同心圓上，每一個(gè)圓上的LED數(shù)量均相等，環(huán)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(cè)量裝置，所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)還包括光源12、孔徑光闌13、調(diào)焦裝置14以及步進(jìn)電機(jī)15，光源12發(fā)射的光線經(jīng)過(guò)孔徑光闌13以 及相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整后變成平行光，穿過(guò)工作臺(tái)6經(jīng)成像光學(xué)系統(tǒng)由瞄準(zhǔn)(XD4成像；得到的圖像經(jīng)接口電路16輸送給計(jì)算機(jī)17，并由計(jì)算機(jī)17驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)15控制調(diào)焦裝置14，調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)以及瞄準(zhǔn)(XD4所組成的系統(tǒng)，使瞄準(zhǔn)(XD4對(duì)被測(cè)物5準(zhǔn)焦成像，自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。
權(quán)利要求1.一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，其特征在于包括圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)、圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)； 所述圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)包括能夠隨工作臺(tái)(6)在導(dǎo)軌(7)上運(yùn)動(dòng)的光學(xué)標(biāo)尺(1)，以及在光學(xué)標(biāo)尺(I)上方，保持靜止?fàn)顟B(tài)的縱向讀數(shù)CXD (2)和橫向讀數(shù)CXD (3)，縱向讀數(shù)CXD (2)和橫向讀數(shù)CXD (3)感光面垂直于光軸，對(duì)光學(xué)標(biāo)尺(I)準(zhǔn)焦成像，得到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)接口電路(16)輸送到計(jì)算機(jī)(17)進(jìn)行處理；還包括配置在工作臺(tái)表面與導(dǎo)軌方向一致的測(cè)量角錐棱鏡(8 )、分光鏡與參考鏡(9 )以及雙頻激光器(10 )，雙頻激光器(10 )發(fā)射的光束經(jīng)分光鏡與參考鏡(9)入射到測(cè)量角錐棱鏡(8)后返回； 所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn)CXD (4)、配置在瞄準(zhǔn)CXD (4)下方、被測(cè)物(5)上方的環(huán)形光源(11)，瞄準(zhǔn)CXD同配置在其前方的成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)靜止，并一起沿圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)光軸方向移動(dòng)，使瞄準(zhǔn)CCD (4)準(zhǔn)焦接收來(lái)與導(dǎo)軌(7)方向平行放置的自被測(cè)物(5)表面的反射光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，其特征在于所述的光學(xué)標(biāo)尺(I)為二維標(biāo)尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，其特征在于所述的環(huán)形光源(11)的中心開(kāi)有圓口且截面圖形為三角形，環(huán)形光源直徑為100mm，中間開(kāi)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(jù)權(quán)利要求I所述的一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置，其特征在于所述圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)還包括光源(12)、孔徑光闌(13)、調(diào)焦裝置(14)以及步進(jìn)電機(jī)(15)，光源(12)發(fā)射的光線經(jīng)過(guò)孔徑光闌(13)以及相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整后變成平行光，穿過(guò)工作臺(tái)(6)經(jīng)成像光學(xué)系統(tǒng)由瞄準(zhǔn)CXD (4)成像；得到的圖像經(jīng)接口電路(16)輸送給計(jì)算機(jī)(17)，并由計(jì)算機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(15)控制調(diào)焦裝置(14)，調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)以及瞄準(zhǔn)CXD(4)所組成的系統(tǒng)，使瞄準(zhǔn)CXD (4)對(duì)被測(cè)物(5)準(zhǔn)焦成像。
專利摘要一種微小物體表面積精密測(cè)量裝置,屬于利用光學(xué)手段進(jìn)行測(cè)量和分析的技術(shù)領(lǐng)域；該裝置包括圖像式位移測(cè)量系統(tǒng)、圖像式自動(dòng)調(diào)焦瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，并在被測(cè)物上方配置環(huán)形光源，在導(dǎo)軌方向配置測(cè)量角錐棱鏡、分光鏡與參考鏡以及雙頻激光器；采用本實(shí)用新型測(cè)量微小物體表面積，可以連續(xù)測(cè)量多個(gè)微小物體表面積，并且測(cè)量結(jié)果快速準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01B11/28GK202511769SQ201220150848
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者趙鵬 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)