專利名稱：三維物體測量方法及其測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及三維物體測量技術，尤其是微小物體測量，具體講述三維物體測量 的方法及其實現(xiàn)裝置，以獲得該物體的面積、中心、高度、形狀、體積等參數(shù)，可以應用于 SMT(表面貼裝技術)領域中的錫膏印刷檢測。
背景技術：
錫膏印刷流程會產(chǎn)生很多缺陷已經(jīng)是一個不爭的事實，一些報道甚至指出這類缺 陷數(shù)量已占總缺陷數(shù)量的80%，另外一個眾所周知事實是錫膏量是判斷焊點質(zhì)量及其可靠 性的一個重要指標。采用三維錫膏檢測(SPI)技術將有助于減少印刷流程中產(chǎn)生焊點缺 陷，而且可通過最低返工(如清洗電路板)成本來減少廢品帶來的損失，另外一個好處是焊 點可靠性將得到保證。
計算結果表明回流焊前錫膏印刷缺陷損失比回流焊后印刷缺陷損失小10倍，比 在線測試缺陷損失要小70倍，比平面缺陷損失要小700倍。由此可見，隨著錫膏檢測技術 的問世，結合了錫膏印刷和回流焊前三維錫膏檢測的流程控制就勢在必行，而且，線內(nèi)流程 控制已成為提高可靠性和節(jié)省成本一個機會。
目前常見的三維測量方法，主要分為接觸式和非接觸式兩大類。對于接觸式測量 來說，采用類似三坐標測量機這樣的設備，使用探針接觸測量物體表面來進行物體形狀測 量，該方法的缺點顯而易見，速度慢，且對類似錫膏這樣的柔性物體無效。而對于非接觸式 測量，由于測量速度快，并且不接觸測量對象，所以具有明顯優(yōu)勢，目前主要基于三大類技 術雙目視覺、激光掃描和正弦條紋投影。其中，雙目視覺設備成本較高，且整個系統(tǒng)結構和 標定都極為復雜，所以在工業(yè)檢測領域很少采用。激光掃描法，采用的測量原理跟正弦條紋 投影是一樣的，不同之處在于，前者采用單條激光進行測量，每次只能測量一條光線上的物 點，總體速度要慢于正弦條紋投影。所以，目前業(yè)界普遍采用的還是基于正弦條紋的投影算 法進行三維物體檢測。但是基于正弦條紋投影算法進行三維物體檢測時，容易出現(xiàn)條紋堆 積以及反光、陰影等光學問題。發(fā)明內(nèi)容
為此，尤其針對SMT領域中存在的錫膏印刷檢測精度問題，本發(fā)明特提供一種三 維物體測量方法及其測量裝置，以獲得錫膏的面積、中心、高度、形狀、體積等參數(shù)，從而確 定錫膏印刷是否合格。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種三維物體測量方法，其特征在 于，包括如下步驟
I)設置了包括采樣相機、光源和移動光柵的測量裝置，測量裝置的各項參數(shù)預先 已標定，并將采樣相機和移動光柵所用的陶瓷馬達與計算機連接；
2)將一測量基準面放置在裝置下方，使得基準面上可以獲得清晰的條紋像；
3)打開平行光源，控制陶瓷馬達電壓為0，使光柵移動到原點位置，相機對原點位置的變形條紋像進行拍照，存儲于計算機中；
4)控制陶瓷馬達帶動光柵依次移動到條紋周期的n/N位置，η =1. . . (N_l)，每移動一次，相機都對變形條紋像進行拍照存儲于計算機中；
5)在獲得的各幅照片中，計算機分別提取同一像素點(X，y)的像素灰度值In(X， y)，并利用N步相移法，求得該像素點的初始位相cK(x，y);其他像素點的初始位相也用同樣方法求得；
6)將具有一定高度的待測物放置在基準面上，使得待測物上可以獲得清晰的條紋
7)同樣按照上述3)-6)步的操作，利用N步相移法求得待測物上與基準面上對應的像素點在高度變化后產(chǎn)生的變形位相Φη(χ，7);
8)利用公式AB=求得該像素點的平面距離變化， 其中P為投影得到的條紋周期，是系統(tǒng)常量；
9)根據(jù)三角測量公式h = L*AB/ (AB+D)，計算出該像素點的高度h，其中L為相機光心到基準面的垂直距離，D為相機與光柵光心之間的水平距離；
10)利用7)-9)步的計算方法，求得待測物其他像素點的高度，綜合待測物上每個像素點的高度數(shù)據(jù)，就可以獲得待測物的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)；
11)根據(jù)待測物的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)，判定錫膏是否合格。
本發(fā)明適用于檢測待測物的高度小于光柵變形條紋周期的物體。
所述基準面為一平面。
所述移動光柵可以為多個，結合多個光柵的測量結果，根據(jù)權重求出加權平均值， 將實際測量結果乘以加權平均值，得到實際測量高度，這樣可以有效避免反光、陰影等光學問題。
所述移動光柵為正弦光柵或朗奇光柵。
所述N步相移法，是指當光柵模板被投影到三維漫反射物體表面時，觀察到的變形條紋像，用公式表示為
I(x, y) = A (x, y) +B (x, y) *cos [ Φ (x, y) ](I)
(1)式中，I(x，y)表示平面坐標為(x，y)的物點的光強，A(x，y)是背景強度，B(x， y)/A(x,y)是條紋對比度，位相函數(shù)Φ (x,y)表示由于物體表面形狀引起的條紋變形，當光柵沿垂直于條紋方向每移動到第n/N步,就產(chǎn)生一變形條紋像In(X, y)
In(x, y) = An(x, y)+Bn(x, γ)*οο8[Φη(χ, y) ](2)
連續(xù)移動并且獲取K幀變形條紋像，從而可以求得該點的位相分布Φ (X，y)
Φ (x, y) = arctg{[ Σ In(x, y) *sin (2 π n/N) ] / [ Σ Ιη(χ, y) *cos (2 π n/N) ]} (3)
(2)、(3)式中，η = 1…K, 3 彡 K 彡 N, An(x, y)是背景強度，Bn(x, y) /An(x, y)是條紋對比度，所以從以上公式中，可以求得Φ(Χ，7)。
在N步相移法中，由公式(2)、(3)計算得到的變形位相Φ (x，y)，必須使用解包裹算法恢復原有的連續(xù)分布形式，即用Φ (X，y)減去該點的初始位相，并要求該相位差必須落在到+ 31范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)相位差超出這個范圍,就自動將變形位相Φ(Χ,Υ)加上或者減去一個周期η，直到滿足限制為止。
一種實現(xiàn)三維物體測量的裝置，其特征在于，包括一工作臺，在工作臺上固定一立 柱，在立柱上可變化高度地固定一相機和一光柵安裝架，所述光柵安裝架上安裝有光柵組 件，所述光柵組件包括一滑動設置在光柵安裝架上的光柵片，和位于光柵片上方的平行光 源，所述光柵片由陶瓷馬達驅動，所述相機和陶瓷馬達由計算機控制。
所述相機和光柵安裝架通過多位螺栓孔安裝在立柱上，通過孔位的變化改變其在 立柱上的安裝高度。
所述光柵安裝架上通過分支出的多個光柵框架安裝多個光柵組件，每一所述光柵 框架上設置有滑軌，所述光柵片通過光柵安裝板滑設在所述滑軌上，所述光柵安裝板由所 述陶瓷馬達驅動連接。
本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點本發(fā)明采用N步相移測量法， 計算待測物點的變形位相，通過變形位相的特征，進一步求得物點的平面位移，再根據(jù)三角 測量法求得物點的高度，進而求得面積、中心、形狀、體積等參數(shù)，從而確定錫膏印刷是否合 格。此方法有效提高了錫膏印刷檢測精度問題。為實現(xiàn)本發(fā)明方法而設置的測量裝置，結 構簡單易操作，利于N步測量法的實現(xiàn)。


圖1是三角測量原理圖2是變形條紋圖像；
圖3是測量方法流程圖4是測量裝置正面視圖5是測量裝置側面視圖6是測量裝置俯視圖7是測量裝置立體圖8是測量裝置局部拆解視圖9是光柵組件的主要結構剖視圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
為了對錫膏進行包括面積、中心、高度、體積、形狀等方面的三維測量，我們需要獲得最關鍵的測量數(shù)據(jù)就是錫膏上每個點的高度。綜合每個像素點的高度數(shù)據(jù)，就可以進一 步獲得錫膏的面積、中心、高度、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，就可以判定錫膏是 否合格。
為了獲得高度數(shù)據(jù)，本發(fā)明利用了三角測量法，原理如圖1所示
在圖1中，設R為基準面，C為采樣相機，P為光柵(所謂光柵，其實就是在一塊透 明玻璃上刻上許多等距等寬的刻線，使得光線透過該玻璃進行投射時，會在背面形成明暗 相間的條紋狀投影)；相機C與光柵P處于同一水平面上，且光心之間的水平距離為D，相機 C光心在基準面R上的垂直投影點為0，光心與基準面的垂直距離為L ;再設H為需要測量 高度的物點，H在基準面R上的垂直投影點為H'，HH' = h ;光柵P光心與H連線的延長線 在基準面R上的交點為A，相機C光心與H連線的延長線在基準面R上的交點為B。
從圖1中可以顯而易見的看出，兩個三角形HBA和HCP是相似三角形，為了求得物點H距基準面R的高度h，我們可以利用兩個相似三角形的關系
h/L = AB/ (AB+D)
從以上公式進行推導，我們可以獲知
h = L*AB/(AB+D)(I)
因為L和D均為硬件系統(tǒng)結構參數(shù)，在結構裝配完成后即可標定獲得。因此，為了獲得物點H的高度h，我們只需要通過某種方法獲得AB的長度即可。
為了獲得AB長度，我們利用基于莫爾條紋投影的N步相移法(也叫做PMP算法)， 對其進行測量，算法原理如圖2所示
在圖1中，Pl和P2是投影系統(tǒng)(即光柵P)的入瞳和出瞳，Il和12是成像系統(tǒng) (即相機C)的入瞳和出瞳。當正弦光柵模板破投影到三維漫反射物體表面時，觀察到的變形條紋像如圖2所示，可用公式表示為
I (x, y) = A (x, y) +B (x, y) *cos Φ (x, y) ](2)
上式中，I(x，y)表示平面坐標為(x，y)的物點的光強，A(x，y)是背景強度，B(x， y)/A(x,y)是條紋對比度，位相函數(shù)Φ (x,y)表示由于物體表面形狀引起的條紋變形，因而包含被測物體高度信息。關于位相函數(shù)Φ (x，y)可以這么理解由于光柵投影后，在物體上獲得的條紋是一個正弦條紋，也就是說，沿著垂直于條紋的方向，光強成正弦分布，所謂的條紋周期，就是沿著條紋垂直方向，光強從最亮到下一次最亮的距離。以該垂線上任何一點為參考點，那么其他點相對該參考點的位相就用函數(shù)Φ (X，y)來表示。
所謂N步相移法，就是投影光柵每橫向移動(即與條紋垂直方向)到第n/N步，就產(chǎn)生新的變形條紋像In (X，y)
In(x, y) = An(x, y)+Bn(x, y)*cos[<i)n(x, y)](3),
連續(xù)移動并且獲取K幀(3 < K < N)變形條紋像，從而可以求得該點的位相分布
Φ (x, y) = arctg {[ Σ In(x, y) *sin (2 π n/N) ] / [ Σ Ιη(χ, y) *cos (2 π n/N) ]} ⑷。
(3)、(4)式中，η = I…K, 3 < K < N, In (χ, y)是光柵運動到第η步獲得的x, y點的光強，可以拍照后從圖像中直接獲取到；An(X，y)、Bn(X，y)是常量，所以從以上公式中，可以求得Φ (χ, y) ο
對于N步相移算法，每次必須移動1/N，比如四步相移，那么每次光柵都移動1/4。
由上式計算得到的位相分布Φ (x，y)，由于反三角函數(shù)的性質(zhì)，會被截斷在其主值范圍內(nèi)，即在±kJi處不連續(xù)(K是自然數(shù))，所以必須使用解包裹算法可以恢復Φ (x,y)原有的連續(xù)分布形式。
所謂包裹，也叫位相卷折，是指當物體相對于基準面的高度超過一個條紋周期時， 會出現(xiàn)許多條紋擠在一處無法區(qū)分的情況，從而影響位相計算。這時候，就需要通過一定的算法將每個點的位相還原到合理區(qū)間。我們采用的解包裹算法就是假定物體高度引起的條紋位相變化，不會超過一個條紋周期(也就是本發(fā)明暗含一個限制不能測量高度超過條紋周期的物體)，所以，我們通過以上公式求得變形位相Φ (χ，y)之后，會用Φ (χ，y)減去該點的初始位相(初始位相就是待測物點在基準面上投影點的位相Φο(χ，y)，相當于該物點高度為零時的位相)，并要求該相位差必須落在-η到+ η范圍內(nèi)。如果一旦發(fā)現(xiàn)相位差超出這個范圍了，我們就會自動將變形位相Φ (χ，y)加上或者減去一個周期π，直到滿足限制為止。
根據(jù)系統(tǒng)本身的結構參數(shù)，可以計算在參考平面上空間結構光場的位相分布，建立參考平面坐標R(x，y)與初始位相Φο(χ，y)之間的映射關系，將這一映射關系以數(shù)據(jù)表的形式存儲在計算機中備用即可(映射表的建立，也可以通過對一基準平面進行實際測量來確定)。
實際工作中，我們根據(jù)平面坐標R(x，y)通過公式⑷就可以獲得Φ U，y)，進而求得AB和h。由Φ (χ, y)進一步求AB的方法為
I)首先讓光柵在基準面R(為一平面)上移動，獲得N幅平面變形條紋像，從而根據(jù)以上公式(4)，可以求得待測物點H的初始位相(KU，y)，其中R(x，y)是物點H在基準面R上垂直投影的平面二維坐標；
2)在基準面R上放置待測物后(待測物中包含高度為h的待測物點H)，移動光柵，獲得N幅變形條紋像，從而根據(jù)以上公式(4)，可以求得高度為h的物點H的變形位相 ΦΗ(χ，y)；
3)根據(jù)以上兩步，可以獲得物點H在高度變化后產(chǎn)生的位相差ΦΗ(χ，γ)-φ0(χ, y)；
4)由于我們獲得的條紋像是正弦條紋，也就是說，位相變化一個周期，引起的平面距離變化為2 31，那么當位相變化為ΦΗ(Χ，y)時,所產(chǎn)生的平面距離變化就是AB =[Φη(χ,υ)-Φ0(χ,υ)] *ρ/ (2 π )(也就是平面距離AB)，其中P為投影得到的條紋周期，也是系統(tǒng)常量，在結構裝配完成后標定即可獲得；
5)獲得AB后，即可根據(jù)公式⑴求得物點H的高度h 了。
實際的測量過程，我們可以通過流程圖3來體現(xiàn)。
I)測量系統(tǒng)就位，連接計算機，各標定參數(shù)已確定，準備開始；
2)系統(tǒng)位于原點位置(原點位置就是陶瓷馬達輸入電壓為OV時的光柵工作位置， 陶瓷馬達的工作原理是，根據(jù)輸入的電壓值，光柵產(chǎn)生相應的平面位移)，相機對原點位置變形條紋像進行拍照，存儲于計算機中，由計算機中的檢測軟件對圖像進行后續(xù)處理；
3)控制陶瓷馬達帶動光柵片移動到 光柵周期的n/N位置，η =1. . . (N_l)，每移動一次，相機都對變形條紋像進行拍照，至少取連續(xù)三次拍攝結果存儲；
4)利用N步相移法，求得圖像中每個像素點的變形位相，其中包括待測物點H的變形位相；
5)將變形位相與初始位相進行比較，獲得距離AB (初始位相實際也是采用N步相移法測得，預先在計算機中已存儲平面坐標與初始位相的映射關系表)；
6)根據(jù)三角測量公式，計算出待測物點的高度h ;
7)綜合待測物上其他像素點的高度數(shù)據(jù)，就可以獲得錫膏的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)；
8)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，判定錫膏是否合格。
在計算像素點高度的過程中，由于光柵是斜向投射的(本發(fā)明使用正弦光柵或朗奇光柵都可以)，所以會在物體表面形成類似鏡面反射和陰影區(qū)域的光學效果，從而影響位相測量的精確度。我們可以結合多組光柵的測量結果，并且根據(jù)權重求出加權平均值，將實際測量結果乘以加權平均值，這樣可以得到較為科學的結論，有效避免反光、陰影等光學問題。
因此，為了實現(xiàn)N步相移法，本發(fā)明采用以下裝置進行測量
如圖4 8所示，一組合工作臺1，其上固定有相機支架2和光柵安裝架3。在相 機支架2和光柵安裝架3上分別可變化位置地固定有相機4和光柵組件5。其中相機4有 一臺足以，光柵組件5則可以設置多組。
進一步講，相機支架2包括一固定于工作臺I上的立柱21，在立柱21上縱向設置 兩排螺栓孔22，兩排螺栓孔22上通過螺栓固定有一相機滑塊23，所述相機4安裝于相機滑 塊23上。由于螺栓孔22為多個，所以變換相機滑塊23在螺栓孔上的位置，就可以變相調(diào) 節(jié)相機4在相機支架2上的高度，即所謂可變化位置地固定。
或者，在立柱21上設置兩條滑軌，相機滑塊23滑設于所述滑軌上，并由固定在立 柱上的馬達驅動連接。當相機滑塊23沿滑軌滑動時，相機4也隨之移動，從而變換高度。
光柵安裝架3可以是包括一固定于工作臺I上的立柱,和立柱上安裝一光柵框架 31，光柵框架上水平安裝所述光柵組件5，光柵組件5可在光柵框架31上水平移動。當有 多組光柵組件5時，設立多個立柱和多個光柵框架，一個光柵框架對應安裝一個光柵組件， 光柵框架在立柱上的安裝方式可以采取如上所述的兩種相機支架2與相機4之間的安裝方 式，即為可變化高度位置地固定(圖4 8中沒有視出這種結構)。
如圖4、7所示，更為優(yōu)選的是，光柵安裝架3可以是借助于立柱21而安裝的，此時 光柵安裝架3與相機滑塊23 —樣，也是通過螺栓孔22或滑軌在立柱21上可變化位置地固 定，相機滑塊23與光柵安裝架3在立柱上呈上、下位置地設置。在光柵安裝架3上分支出 多個光柵框架31，每個光柵框架31上用于安裝一個光柵組件5。
如圖8所示，在光柵框架31內(nèi)部設置有兩條光柵滑軌14，沿趨向/遠離于裝置中 心的方向設置；在兩條光柵滑軌14的中間位置設置有鏡頭孔32。光柵滑軌14上設有光柵 滑塊6，光柵滑塊6由固定在馬達安裝座12上的陶瓷馬達13驅動。光柵組件5包括了一固 定在光柵滑塊6上的光柵安裝板7,光柵安裝板7上固定有光柵片8,光柵片8覆蓋于鏡頭 孔32之上；在鏡頭孔32以下部分安裝的是一光柵投影鏡頭9。光柵組件5還包括了一光 柵保護罩10，罩設在光柵框架31上，將光柵框架31以上的光柵滑軌14、光柵滑塊6、光柵安 裝板7、光柵片8都保護在里面。在光柵保護罩10的中心也有一個光源孔15，在光源孔15 的頂部安放平行光源11。
關于本裝置的使用方法是
1、首先將測量基準面R放置在整個裝置下方，使得基準面R上可以獲得清晰的條 紋像；
2、打開平行光源11 ；
3、計算機控制軟件發(fā)出電壓0V，驅動陶瓷馬達13回到原點位置，從而帶動光柵滑 塊6上的光柵片8回到起始位置；
4、同時使用相機4進行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計算機中的軟件進行存 儲；
5、控制軟件再發(fā)出適當?shù)碾妷褐?，驅動陶瓷馬達13向前運動1/5周期(假設此實 施例中將周期分為5步)，從而帶動光柵滑塊6上的光柵片8向前移動1/5周期；
6、同時使用相機4進行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計算機中的軟件進行存
7、繼續(xù)控制軟件發(fā)出適當?shù)碾妷?，驅動陶瓷馬達13再向前運動1/5周期，從而帶動光柵滑塊6上的光柵片8也繼續(xù)向前移動1/5周期；
8、同時使用相機4進行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計算機中的軟件進行存
9、如此按照5-6步(或7-8步的方式循環(huán)操作，每次向前移動1/5周期，直至運動到第4/5周期，每次移動都使用相機4進行拍照，并將拍攝獲得的圖像傳送給計算機中的軟件進行存儲；
10、在以上步驟3-10中獲得的五幅照片中，計算機分別提取同一點(X，y)的像素灰度值In(x，y)，即光強值；
11、將五組光強值In(X，y)代入公式(4)，獲得平面處物點H(x，y)的初始位相 Φ0(χ，y)，此過程由計算機完成；
12、將具有一定高度(高度不能超過待測物變形條紋周期)的待測量物放置在整個裝置下方的基準面R上；
13、同樣按照上述211步的操作，計算得到物點H在高度變化前后產(chǎn)生的變形位相 ΦΗ(χ，y)，此過程由計算機完成；
14、將13步得到的變形位相ΦΗ(χ, y)與11步得到的初始位相<K(x，y)做減，得到高度變化產(chǎn)生的位相差ΦΗ(χ，y)-<K(x，y)，此過程由計算機完成；
15、由于我們獲得的條紋像是正弦條紋，也就是說，位相變化一個周期，引起的平面距離變化為2 31 ,所以當位相變化為ΦΗ(χ, γ)-φ0(χ, y)時,所產(chǎn)生的平面距離變化就是
權利要求
1.一種三維物體測量方法，其特征在于，包括如下步驟1)設置了包括采樣相機、光源和移動光柵的測量裝置，測量裝置的各項參數(shù)預先已標定，并將采樣相機和移動光柵所用的陶瓷馬達與計算機連接；2)將一測量基準面放置在裝置下方，使得基準面上可以獲得清晰的條紋像；3)打開光源，控制陶瓷馬達使光柵移動到原點位置，相機對原點位置的變形條紋像進行拍照，存儲于計算機中；4)控制陶瓷馬達帶動光柵依次移動到條紋周期的n/N位置，η=1. . . (N-1)，每移動一次，相機都對變形條紋像進行拍照存儲于計算機中；5)在獲得的各幅照片中，計算機分別提取同一像素點(x，y)的像素灰度值In(x，y)，即光強值，并利用N步相移法，求得該像素點的初始位相cK(x，y);其他像素點的初始位相也用同樣方法求得；6)將具有一定高度的待測物放置在基準面上，使得待測物上可以獲得清晰的條紋像；7)同樣按照上述3)-6)步的操作，利用N步相移法求得待測物與基準面上的對應像素點在高度變化后產(chǎn)生的變形位相Φη(χ，7);8)利用公式AB=[ΦΗ(χ, γ)-Φ0(χ y)]*p/(2 )，求得該像素點的平面距離變化，其中P為投影得到的條紋周期，是系統(tǒng)常量；9)根據(jù)三角測量公式h= L*AB/ (AB+D)，計算出該像素點的高度h，其中L為相機光心到基準面的垂直距離，D為相機與光柵光心之間的水平距離；10)利用7)-9)步的計算方法，求得待測物其他像素點的高度，綜合待測物上每個像素點的高度數(shù)據(jù)，就可以獲得待測物的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)；11)根據(jù)待測物的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)，判定錫膏是否合格。
2.根據(jù)權利要求1所述的三維物體測量方法，其特征在于，所述待測物的高度小于其光柵變形的條紋周期。
3.根據(jù)權利要求1所述的三維物體測量方法，其特征在于，所述基準面為一平面。
4.根據(jù)權利要求1所述的三維物體測量方法，其特征在于，所述移動光柵可以為多個， 結合多個光柵的測量結果，根據(jù)權重求出加權平均值，將實際測量結果乘以加權平均值，得到實際測量高度。
5.根據(jù)權利要求1所述的三維物體測量方法，其特征在于，所述移動光柵為正弦光柵或朗奇光柵。
6.根據(jù)權利要求1所述的三維物體測量方法，其特征在于，所述N步相移法，是指當光柵模板被投影到三維漫反射物體表面時，觀察到的變形條紋像，用公式表示為I (X，y) = A (X, y) +B (X, y) *cos [ Φ (x, y) ](I)(1)式中，I(x，y)表示平面坐標為(X，y)的物點的光強，A(X，y)是背景強度，B(x，y)/ A(x, y)是條紋對比度，位相函數(shù)Φ (X，y)表示由于物體表面形狀引起的條紋變形，當光柵沿垂直于條紋方向每移動到第n/N步，就產(chǎn)生一變形條紋像In(X，y)In(x，y) = An(x, y)+Bn(x, y)*cos[<i)n(x, y)](2)連續(xù)移動并且獲取K幀變形條紋像，從而可以求得該點的變形位相Φ(χ，5θ Φ (X, y) = arctg {[ Σ In(x, y)*sin(2 η η/Ν)]/[ Σ In(χ, y)*cos(2 η η/Ν) ]} (3)(2)、(3)式中，η= Ρ··Κ,3 ≤ K ≤ N, Αη(χ, y)是背景強度,Bn(χ, y) /An(χ, y)是條紋對比度，所以從以上公式中，可以求得Φ(Χ，7)。
7.根據(jù)權利要求6所述的三維物體測量方法，其特征在于，在N步相移法中，由公式(2)、(3)計算得到的變形位相Φ (x，y)，必須使用解包裹算法恢復原有的連續(xù)分布形式，即用Φ(χ，γ)減去該點的初始位相，并要求該相位差必須落在-η到+ η范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)相位差超出這個范圍，就自動將變形位相Φ U，y)加上或者減去一個周期η，直到滿足限制為止。
8.一種實現(xiàn)權利要求1 7之一所述三維物體測量方法的測量裝置，其特征在于，包括一工作臺，在工作臺上固定一立柱，在立柱上可變化高度地固定一相機和一光柵安裝架， 所述光柵安裝架上安裝有光柵組件，所述光柵組件包括一滑動設置在光柵安裝架上的光柵片，和位于光柵片上方的平行光源，所述光柵片由陶瓷馬達驅動，所述相機和陶瓷馬達由計算機控制連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的三維物體測量裝置，其特征在于，所述相機和光柵安裝架通過多位螺栓孔安裝在立柱上，通過孔位的變化改變其在立柱上的安裝高度。
10.根據(jù)權利要求8所述的三維物體測量裝置，其特征在于，所述光柵安裝架上通過分支出的多個光柵框架安裝多個光柵組件，每一所述光柵框架上設置有滑軌，所述光柵片通過光柵安裝板滑設在所述滑軌上，所述光柵安裝板由所述陶瓷馬達驅動連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種三維物體測量方法及測量裝置，用于錫膏印刷檢測，其特征是核心采用N步相移法和三角測量法求得物點的高度，進而求得待測物的高度、面積、中心、體積、形狀等三維數(shù)據(jù)，判斷錫膏是否合格。為實現(xiàn)本發(fā)明方法而設置的測量裝置，結構簡單易操作，利于N步測量法的實現(xiàn)。
文檔編號G01B11/02GK103047944SQ20131002495
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權日2013年1月22日
發(fā)明者廖懷寶 申請人:廖懷寶