三维测量系统及使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种三维测量系统，用于对样品进行3D测量，包括安装架、X‑Y振镜系统、激光测距仪、工业相机及反射光路系统，所述X‑Y振镜系统、所述激光测距仪、工业相机和所述反射光路系统设于所述安装架，所述X‑Y振镜系统和所述反射光路系统相邻设置，所述激光测距仪发射出的激光经由所述反射光路系统进入X‑Y振镜系统，所述X‑Y振镜系统用于调整所述激光的光路，使得所述激光依次扫描样品表面的不同位置，以测得样品表面不同位置的高度，实现3D测量；所述工业相机和所述X‑Y振镜系统相配合，获取若干样品局部照片，而后拼接得到一张完整的样品照片，实现大幅面2D测量。本发明专利技术三维测量系统能够对样品进行3D测量和大幅面2D测量，经济实用性强。

【技术实现步骤摘要】
三维测量系统及使用方法
本专利技术涉及测量设备
，特别是涉及一种三维测量系统及使用方法。
技术介绍
随着制造业的快速升级发展，对产品品质的要求不断提高，产品的外观与尺寸精度要求越来越严格，相应地，产品品质控制所需的显微测量系统，也面临着升级换代的巨大挑战与机遇。传统的显微测量系统包括机械式，如千分尺和游标卡尺；普通光学显微式，如投影仪和工具显微镜；视觉图像测量式，如机器视觉图像尺寸测量仪，根据灰度图像处理算法进行检测计算。然而能同时进行3D测量及大幅面2D测量的经济实用可推广的显微测量系统较少。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有能够同时进行3D测量和大幅面2D测量的显微测量系统的经济实用性低的问题，提供一种三维测量系统。一种三维测量系统，用于对样品进行3D测量和大幅面2D测量，包括安装架、X-Y振镜系统、激光测距仪、工业相机及反射光路系统，所述X-Y振镜系统、所述激光测距仪、所述工业相机和所述反射光路系统设于所述安装架，所述X-Y振镜系统和所述反射光路系统相邻设置，所述激光测距仪发射出的激光经由所述反射光路系统进入X-Y振镜系统，所述X-Y振镜系统用于调整所述激光的光路，使得所述激光依次扫描样品表面的不同位置，以测得样品表面不同位置的高度，实现3D测量；所述工业相机和所述X-Y振镜系统相配合，获取若干样品局部照片，而后拼接得到一张完整的样品照片，实现大幅面2D测量。上述三维测量系统的激光测距仪发射出的激光经由反射光路系统反射而改变传播方向，进入X-Y振镜系统，再被反射至放置于测量区域的样品表面的任一点，而后沿逆方向传播并被激光测距仪接收，能够测得样品表面对应点的高度；通过控制X-Y振镜系统，使得激光依次扫描样品表面，测得样品表面任意点的高度数据，根据该高度数据与相应X-Y振镜系统的坐标，进行3D数据重建，实现3D测量；外界光线经由样品表面被反射进入X-Y振镜系统，经由反射光路系统进入工业相机，通过X-Y振镜系统调整，工业相机获取多张样品局部照片，而后拼接得到一张完整的样品照片，实现大幅面2D测量；本专利技术三维测量系统能够应用于微小型产品外观或特征检测、及品质管控等，且经济实用性强，便于推广。在其中一个实施例中，所述X-Y振镜系统包括主体和与所述主体可拆卸连接的平场镜头，所述平场镜头露出于所述安装架。在其中一个实施例中，所述主体包括X电机、X镜片、Y电机及Y镜片，所述X电机和所述Y电机设于所述安装架上；所述X镜片与所述X电机相连，所述Y镜片与所述Y电机相连，所述X电机驱动所述X镜片摆动，所述Y电机驱动所述Y镜片摆动，以使经过所述X镜片和所述Y镜片反射的激光依次扫描样品表面的不同位置。在其中一个实施例中，所述反射光路系统包括壳体和容纳于所述壳体的第一镜片，所述第一镜片与所述壳体底壁呈45°夹角设置，所述壳体形成有相互垂直的第一光路通道和第二光路通道，所述激光测距仪正对所述第一光路通道设置，所述X-Y振镜系统邻接于所述第二光路通道。在其中一个实施例中，所述壳体开设有出光口，所述工业相机正对所述出光口，所述反射光路系统还包括容纳于所述壳体的第二镜片，其中，所述第二镜片被配置为：光线经由X-Y振镜系统反射进入第二光路通道内，由第一镜片透射出来，而后被第二镜片反射进入工业相机内。在其中一个实施例中，所述反射光路系统还包括防尘片，所述防尘片遮挡所述出光口。一种所述三维测量系统的使用方法，包括以下步骤：将样品放置于测量区域内，预设M×N个X-Y振镜系统的拍照位置坐标，X-Y振镜系统摆动至预设拍照位置坐标，触发相机拍照，获得对应所述预设拍照位置坐标的样品局部照片；重复上述过程，获得对应每一预设拍照位置坐标的若干样品局部照片，其中，对应每二相邻预设拍照位置坐标的样品局部照片部分重合；将所述若干样品局部照片进行畸变校正处理后，标定并拼接成为一张完整的样品照片。在其中一个实施例中，所述将所述若干样品局部照片标定并拼接成为一张完整的样品照片通过以下步骤完成：将标定板放置于测量区域内，预设M×N个X-Y振镜系统的拍照位置坐标，X-Y振镜系统摆动至预设拍照位置坐标后，触发相机拍照，获得对应所述预设拍照位置坐标的标定板局部图片；重复上述过程，获得对应每一预设拍照位置坐标的若干标定板局部图片，其中，对应每二相邻预设拍照位置坐标的标定板局部图片部分重叠；对所述若干标定板局部图片进行畸变校正处理，拼接出一张完整的标定板图片，并建立所述若干标定板局部图片与所述标定板图片的映射关系；根据所述若干标定板局部图片与所述标定板图片的映射关系，将所述若干样品局部照片标定，而后组合成为一张完整的样品照片。一种所述三维测量系统的使用方法，包括以下步骤：将样品放置于测量区域内，激光测距仪发射的激光束经过第一镜片和X-Y振镜系统，照射到样品上的任一指定点；激光束被样品反射，依次经过X-Y振镜系统和第一镜片，被激光测距仪接收，测得所述指定点的高度，读取此时X-Y振镜系统的坐标值；根据标定数据校正集对所述高度进行校正，得到所述指定点的坐标(X，Y，Z)；激光束依次扫描样品所在区域，重复上述测量过程，得到若干坐标(X，Y，Z)；根据所述若干坐标(X，Y，Z)，生成所述样品的3D图像。在其中一个实施例中，所述标定数据校正集通过以下步骤获取：将标定块放置于测量区域内的第一位置处，所述标定块包括高度不同的第一阶梯面和第二阶梯面；打开激光测距仪和X-Y振镜系统，调整X-Y振镜系统使得激光测距仪发出的激光束入射到第一阶梯面，读取X-Y振镜系统的坐标及激光测距仪的测量结果h1；调整X-Y振镜系统使得激光测距仪发出的激光束入射到第二阶梯面，读取X-Y振镜系统的坐标及激光测距仪的测量结果h2；将标定块移动至测量面板上的其他位置处，重复上述测量过程；其中，第一阶梯面和第二阶梯面的高度差为A，h1和h2的差值Δh，计算A和Δh的差值，并结合X-Y振镜系统的坐标，生成激光测距仪的标定数据校正集。附图说明图1为一实施例中三维测量系统的结构示意图；图2为图1中三维测量系统去除外壳的结构示意图；图3为一实施例中反射光路系统的结构示意图；图4为图3中反射光路系统的爆炸结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。请参阅图1和图2，在第一实施例中，三维测量系统100包括安装架10、X-Y振镜系统20、激光测距仪30及反射光路系统40。X-Y振镜系统20和反射光路系统40均设于安装架10上，且X-Y振镜系统20和反射光路系统40相邻设置，激光测距仪30设于安装架10，并且正对反射光路系统40远离X-Y振镜系统20的一侧，激光测距仪30发射出的激光经由反射光路系统40反射而改变传播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维测量系统，用于对样品进行3D测量和大幅面2D测量，其特征在于，包括安装架、X‑Y振镜系统、激光测距仪、工业相机及反射光路系统，所述X‑Y振镜系统、所述激光测距仪、所述工业相机和所述反射光路系统设于所述安装架，所述X‑Y振镜系统和所述反射光路系统相邻设置，所述激光测距仪发射出的激光经由所述反射光路系统进入X‑Y振镜系统，所述X‑Y振镜系统用于调整所述激光的光路，使得所述激光依次扫描样品表面的不同位置，以测得样品表面不同位置的高度，实现3D测量；所述工业相机和所述X‑Y振镜系统相配合，获取若干样品局部照片，而后拼接得到一张完整的样品照片，实现大幅面2D测量。

【技术特征摘要】
1.一种三维测量系统，用于对样品进行3D测量和大幅面2D测量，其特征在于，包括安装架、X-Y振镜系统、激光测距仪、工业相机及反射光路系统，所述X-Y振镜系统、所述激光测距仪、所述工业相机和所述反射光路系统设于所述安装架，所述X-Y振镜系统和所述反射光路系统相邻设置，所述激光测距仪发射出的激光经由所述反射光路系统进入X-Y振镜系统，所述X-Y振镜系统用于调整所述激光的光路，使得所述激光依次扫描样品表面的不同位置，以测得样品表面不同位置的高度，实现3D测量；所述工业相机和所述X-Y振镜系统相配合，获取若干样品局部照片，而后拼接得到一张完整的样品照片，实现大幅面2D测量。2.根据权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述X-Y振镜系统包括主体和与所述主体可拆卸连接的平场镜头，所述平场镜头露出于所述安装架。3.根据权利要求2所述的三维测量系统，其特征在于，所述主体包括X电机、X镜片、Y电机及Y镜片，所述X电机和所述Y电机设于所述安装架上；所述X镜片与所述X电机相连，所述Y镜片与所述Y电机相连，所述X电机驱动所述X镜片摆动，所述Y电机驱动所述Y镜片摆动，以使经过所述X镜片和所述Y镜片反射的激光依次扫描样品表面的不同位置。4.根据权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述反射光路系统包括壳体和容纳于所述壳体的第一镜片，所述第一镜片与所述壳体底壁呈45°夹角设置，所述壳体形成有相互垂直的第一光路通道和第二光路通道，所述激光测距仪正对所述第一光路通道设置，所述X-Y振镜系统邻接于所述第二光路通道。5.根据权利要求4所述的三维测量系统，其特征在于，所述壳体开设有出光口，所述工业相机正对所述出光口，所述反射光路系统还包括容纳于所述壳体的第二镜片，其中，所述第二镜片被配置为：光线经由X-Y振镜系统反射进入第二光路通道内，由第一镜片透射出来，而后被第二镜片反射进入工业相机内。6.根据权利要求5所述的三维测量系统，其特征在于，所述反射光路系统还包括防尘片，所述防尘片遮挡所述出光口。7.一种如权利要求5所述的三维测量系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将样品放置于测量区域内，预设M×N个X-Y振镜系统的拍照位置坐标，X-Y振镜系统摆动至预设拍照位置坐标，触发相机拍照，获得对应所述预设拍照位置坐标的样品局部照片；重复上述过程，获得对应每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶恒青，王瑾，曹锋，覃海云，梁诚伟，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44