一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，所述的测量系统包括棱镜，在正对棱镜底面的位置放置待测量样品，在正对棱镜顶面的位置从下到上依次放置偏振片和带镜头的工业相机，在正对棱镜一侧面的位置从近到远依次放置远心镜头和投影仪。本实用新型专利技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，结合了光学测量和机械测量，具有高效率、高质量、工作距离大，没有破坏性等特点。既可以进行静态又可以做动态的测量，其不需与物体相接触，在对物体没有伤害、破坏的前提下，可调距离的对其进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统
本技术涉及非接触光学三维测量系统领域，具体的说涉及该领域内的一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统。
技术介绍
现有的非接触光学三维测量系统使用普通镜头进行尺寸测量，存在以下问题：由于被测量物体不在同一个测量平面而造成放大倍率的不同，镜头畸变大；视差（即物距）变大时，对物体的放大倍数也改变；镜头的解析度不高；由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置不确定。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题，就是提供一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，其改进之处在于：所述的测量系统包括棱镜，在正对棱镜底面的位置放置待测量样品，在正对棱镜顶面的位置从下到上依次放置偏振片和带镜头的工业相机，在正对棱镜一侧面的位置从近到远依次放置远心镜头和投影仪。进一步的，所述的工业相机、偏振片和棱镜分别通过一个可活动的支撑环安装在同一根立柱上。进一步的，所述的远心镜头单独通过一个可活动的支撑环安装在另一根立柱上。进一步的，所述的待测量样品放置在三轴位移平台上。进一步的，所述的投影仪安装在升降平台上。进一步的，所述的两根立柱、三轴位移平台和升降平台均安装在一块丝孔板上。进一步的，所述的工业相机与计算机相连接。进一步的，所述的投影仪为短焦高清无线投影仪，该投影仪发出的是黑白光栅条纹。本技术的有益效果是：本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，结合了光学测量和机械测量，具有高效率、高质量、工作距离大，没有破坏性等特点。既可以进行静态又可以做动态的测量，其不需与物体相接触，在对物体没有伤害、破坏的前提下，可调距离的对其进行测量。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，使用短焦高清无线投影仪，体积小、重量轻、容易布放、性能稳定，投射出的黑白光栅条纹多数情况下不会出现色差和重影，从而保证了系统采集到的条纹图的质量，并且具有梯形校正功能，能够在投影区调节成直角矩形，利于采集平且直的参考条纹图像。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，使用远心镜头可以在一定的物距范围内使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，适用于被测物不在同一物面上的情况。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，为了获得更好的拍摄角度，提高照片的质量以及系统的测量精度，利用棱镜改变系统光路以得到最佳视点，计算机产生的栅线条纹经棱镜成像，减小投影总面积，减少投影条纹的间距，增加待测样品表面总条纹数。为了更好的对焦，将待测量样品放置在三轴位移平台上，可以实现在x、y、z三个方向上的粗调与微调，以提高系统整体的精度，测量到更加微小的三维物体。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，使用偏振片成像后，背景光散射不再等同于物体散射，通过调整偏振接受的角度，还可以过滤掉部分背景光，增强条纹对比度，减少背景光对实验数据采集的误差影响。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，工业相机和远心镜头配合使用从而能有效减少因相机畸变所引起的误差。本技术所公开的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，利用数字投影技术产生分辨率方便可调、相位关系可控的结构光照明。非接触类光学测量系统适用于微小结构（例如小型零部件、鱼耳石、机械手表内部的齿轮、表针）的三维形貌测量。附图说明图1是本技术所使用投影光栅相移法的原理图；图2是本技术实施例1所公开测量系统的器件连接示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本实施例所公开的测量系统应用的是投影光栅相移法（结构光照明），工作原理主要是利用正弦光栅投影，并且对其进行相移来对三维物体进行测量。由于要测量的三维物体表面高度不同，当其表面被投影上正弦光栅时，这些表面不同的高度就使正弦光栅条纹产生变形，这是一个调制的过程。利用照相机采集到变形条纹的图像信息，而条纹的变形量中携带着要测量的三维物体的高度信息，利用四步相移光栅条纹，就可以还原三维物体的高度信息，这是一个解调的过程。测量时，如图1所示，利用各部分的几何关系，这样便可以求出三维被测物体的高度信息，采集到了物体的三维特征。实施例1，如图2所示，本实施例公开了一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，所述的测量系统包括棱镜3，在正对棱镜底面的位置放置待测量样品4，在正对棱镜顶面的位置从下到上依次放置偏振片5和带镜头6的工业相机7，在正对棱镜一侧面的位置从近到远依次放置远心镜头2和投影仪1。在本实施例中，所述的工业相机、偏振片和棱镜分别通过一个可活动的支撑环安装在同一根立柱上。所述的远心镜头单独通过一个可活动的支撑环安装在另一根立柱上。所述的待测量样品放置在三轴位移平台上。所述的投影仪安装在升降平台上。所述的两根立柱、三轴位移平台和升降平台均安装在一块丝孔板上。所述的工业相机7与计算机8相连接。所述的投影仪为短焦高清无线投影仪，该投影仪发出的是黑白光栅条纹。本实施例的工作过程为：投影仪1、远心镜头2和棱镜3是水平光路，工业相机7、偏振片5、棱镜3和待测量样品4是垂直光路。投影仪1提供黑白光栅条纹透过远心镜头2投射到棱镜3的面上，棱镜3将黑白光栅条纹转折覆盖到待测量样品4的表面，变形后的黑白光栅条纹透过棱镜3经过偏振片5被工业相机7获取，工业相机7将变形的黑白光栅条纹信息传输给计算机8进行分析处理后恢复样品的三维形貌结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，其特征在于：所述的测量系统包括棱镜，在正对棱镜底面的位置放置待测量样品，在正对棱镜顶面的位置从下到上依次放置偏振片和带镜头的工业相机，在正对棱镜一侧面的位置从近到远依次放置远心镜头和投影仪。

【技术特征摘要】
1.一种显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，其特征在于：所述的测量系统包括棱镜，在正对棱镜底面的位置放置待测量样品，在正对棱镜顶面的位置从下到上依次放置偏振片和带镜头的工业相机，在正对棱镜一侧面的位置从近到远依次放置远心镜头和投影仪。2.根据权利要求1所述的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，其特征在于：所述的工业相机、偏振片和棱镜分别通过一个可活动的支撑环安装在同一根立柱上。3.根据权利要求2所述的显微数字投影结构光照明微小物体三维形貌测量系统，其特征在于：所述的远心镜头单独通过一个可活动的支撑环安装在另一根立柱上。4.根据权利要求3所述的显微数字投影结构光照明...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹露洁，胡晓媛，董孟嘉，汪启宏，王凯，任宇，刘慧，李伦，史正瑞，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37