一种径向形状的光学测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种径向形状的光学测量方法及装置，是通过在压力室的样品台内放置样品，在压力室内壁上设置环形发光器件组和环形感光传感器，通过环形发光器件组上的发光点发出的光在样品另一侧的环形感光传感器上形成阴影，测量阴影分界点位置，用直线连接所有发光点位置与对应的阴影分界点位置，则这些直线内接的形状即样品径向形状。本发明专利技术具有误差小，寿命长，可测量体形变，且测量精确，适用范围广的特点。

An optical measurement method and device of radial shape

【技术实现步骤摘要】
一种径向形状的光学测量方法及装置
本专利技术涉及一种光学测量方法及装置，特别是一种径向形状的光学测量方法及装置。
技术介绍
形状的测量是对测量样品的外表形状进行测量，或者对样品的形变量进行测量。现目前的径向形状测量主要采用机械式传感器测量和激光传感器测量，机械式传感器测量存在的缺陷是：1、传感器安装位置不固定，测量结果受人为因素影响，误差大；2、测量点数有限，不能精确测量径向形状；3、不能测量待测体的弯曲形状。而激光传感器测量方式存在的缺陷是：1、激光测量只是点测量，不能实现体形状的测量；2、样品形变后形状变化量非常小，激光测量不精确；3、对于岩石样品，压力室为坚硬的钢质材料制成，激光无法穿透压力室，不适用于岩石样品的测量，适应范围窄。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种径向形状的光学测量方法及装置。本专利技术具有误差小，寿命长，可测量体形变，且测量精确，适用范围广，造价便宜的特点。本专利技术的技术方案：一种径向形状的光学测量方法，是通过在压力室的样品台内放置样品，在压力室内壁上设置环形发光器件组和环形感光传感器，通过环形发光器件组上的发光点发出的光在样品另一侧的环形感光传感器上形成阴影，测量阴影分界点位置，用直线连接所有发光点位置与对应的阴影分界点位置，则这些直线内接的形状即样品径向形状。前述的径向形状的光学测量方法，所述方法具体步骤如下：1)对环形发光器件组的发光点进行顺序编号，依次记为F1、F2……Fi，对环形感光传感器的层数进行顺序编号，依次记为G1、G2……Gj；将样品放置在样品台内，环形发光器件组中的某一发光点Fi发光，在样品另一侧的压力室内壁上形成阴影；通过测量环形感光传感器的信号，判断出第j层环形感光传感器上阴影区与有光区的左右分界线位置分别为GjYi和GjYi’，其中Yi为第j层环形感光传感器上的明暗分界点坐标，依次控制环形发光颗粒环形发光器件组中的每一个发光点Fi发光，得到一个第j层环形感光器测量数据集{Fi，GjYi}；2)直线连接所有发光点与对应的明暗分界点，并将直线集投影至对应发光点所在平面，得直线集{(Fi，GjYi)}，直线与样品相切的点记为MFiGjYi点；3)对于任意一条直线(Fi，GjYi)，可在直线集{(Fi，GjYi)}中找到两条与之垂直的直线，这两条直线的中间平行直线与直线(Fi，GjYi)的交点记为MFiGjYi90°，对直线集{(Fi，GjYi)}每一条直线运用该方法进行处理，可得点集{MFiGjYi90°}，令MFiGjYi＝MFiGjYi90°；4)对于任意一条直线(Fi，GjYi)，可在直线集{(Fi，GjYi)}中找到与该直线夹角分别为α和180°-α的两条直线，这两条直线上MFiGjYi点连线的垂直平分线与直线(Fi，GjYi)的交点记为MFiGjYiα，对直线集{(Fi，GjYi)}每一条直线运用该方法处理，可得点集{MFiGjYα}，循环此步骤直至前后两次MFiGjYα点之间的距离趋近于零，令MFiGjYi＝最后一次循环的MFiGjYα点位置；5)将步骤4)中的夹角α从90°不断减小到接近0°，不断重复步骤4)，直到前后两次MFiGjYα点之间的距离趋近于零，令MFiGjYi＝最后一次循环的MFiGjYα点位置，则{MFiGjYi}为样品表面的平面水平位置测量值。6)测量点MFiGjYi的Z轴坐标记为ZFiGjYi，环形发光器件组的Z轴坐标记为ZFi，和环形感光传感器Z轴坐标记为ZGj，则ZFiGjYi＝length(MFiGjYiFi)*(ZGj-ZFi)/length(MFiGjYGjYi)+ZFi。前述的径向形状的光学测量方法，当待测物有尖刺时，会导致测量结果部分失真；MFiGjYi分布均匀的区域为非失真区，MFiGjYi分布相对稀疏区为失真区，MFiGjYi集中点为尖刺的端点，当出现上述特征可判定为待测物出现尖刺，可作为待测物出现脆性破坏的依据。一种实现前述的径向形状的光学测量方法的装置，包括有压力室，压力室的纵向设有样品台，压力室内壁上设有与样品上下端面平行的环形发光器件组和多层环形感光传感器。前述的径向形状的光学测量装置，所述环形发光器件组由独立的发光点排列而成；所述环形感光传感器由独立的感光点排列而成。前述的径向形状的光学测量装置，所述环形发光器件组和环形感光传感器可以相间设置；可以两端为环形发光器件组，中间夹若干层环形感光传感器；还可以同一层环形发光器件组和环形感光传感器中，发光点和感光点相间设置。前述的径向形状的光学测量装置，所述环形发光器件组和环形感光传感器均由透明防油膜包裹，压力室内壁采用黑色吸光材料制成。本专利技术的有益效果本专利技术的测量光源和感光器位置固定，每次测量时不需要重新安装，没有人为影响，大大降低了测量的误差；同时，由于光源和感光器不需要与样品接触，可以密封的固定在固定位置，因此，与机械式感应器相比，避免了与压力液的接触，延长了设备的使用寿命；并且，由于采用环形发光器件组进行发光，利用多层环形感光传感器进行感光，通过发光光源的变化可以测量样品的360°的形变，实现了体形变的测量。再者，本专利技术通过光形成的阴影的变化测量形变，由于发光器件发出的光受到样品的遮挡后阴影会放大样品的宽度，从而放大形变的变化大小，更加便于测量形变，测量结果更加精确；此外，本专利技术通过将发光器件和感光传感器设置在压力室内部，对于岩石测量的钢制压力室同样适用，拓宽了适用范围。附图说明附图1为本专利技术的装置的结构示意图；附图2为测量时压力室内的俯视图；附图3为测量时压力室内的正视图；附图4为步骤(3)测量时绘制的直线的示意图；附图5为步骤(4)测量时绘制的直线的示意图。附图标记说明：1-压力室，2-样品台，3-上环形发光器件组，4-下环形发光器件组，5-环形感光传感器，6-处理器，7-显示器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种径向形状的光学测量装置，如附图1-5所示，包括有压力室1，用于盛放样品和进行光学测量，压力室1的纵向设有样品台2，用于放置样品，压力室1内壁上设有与样品上下端面平行的水平环形发光器件组3和多层环形感光传感器5。环形发光器件组3和多层环形感光传感器5连接在处理器6上，处理的数据通过显示器7显示。作为优选，所述环形发光器件组3由独立的发光点排列而成；所述环形感光传感器5由独立的感光点排列而成。作为优选，所述环形发光器件组3和环形感光传感器5可以相间设置；可以两端为环形发光器件组3，中间夹若干层环形感光传感器5；还可以同一层环形发光器件组3和环形感光传感器5中，发光点和感光点相间设置。作为优选，所述环形发光器件组3和环形感光传感器5均由透明防油膜包裹，压力室1内壁采用黑色吸光材料制成。上述径向形变光学测量装置的测量方法的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向形状的光学测量方法，其特征在于：是通过在压力室(1)的样品台(2)内放置样品，在压力室(1)内壁上设置环形发光器件组(3)和环形感光传感器(5)，通过环形发光器件组(3)上的发光点发出的光在样品另一侧的环形感光传感器(5)上形成阴影，测量阴影分界点位置，用直线连接所有发光点位置与对应的阴影分界点位置，则这些直线内接的形状即样品径向形状。/n

【技术特征摘要】
1.一种径向形状的光学测量方法，其特征在于：是通过在压力室(1)的样品台(2)内放置样品，在压力室(1)内壁上设置环形发光器件组(3)和环形感光传感器(5)，通过环形发光器件组(3)上的发光点发出的光在样品另一侧的环形感光传感器(5)上形成阴影，测量阴影分界点位置，用直线连接所有发光点位置与对应的阴影分界点位置，则这些直线内接的形状即样品径向形状。


2.根据权利要求1所述的径向形状的光学测量方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
1)对环形发光器件组(3)的发光点进行顺序编号，依次记为F1、F2……Fi，对环形感光传感器(5)的层数进行顺序编号，依次记为G1、G2……Gj；将样品放置在样品台(2)内，环形发光器件组(3)中的某一发光点Fi发光，在样品另一侧的压力室(1)内壁上形成阴影；通过测量环形感光传感器(5)的信号，判断出第j层环形感光传感器(5)上阴影区与有光区的左右分界线位置分别为GjYi和GjYi’，其中Yi为第j层环形感光传感器(5)上的明暗分界点坐标，依次控制环形发光颗粒环形发光器件组(3)中的每一个发光点Fi发光，得到一个第j层环形感光器测量数据集{Fi，GjYi}；
2)直线连接所有发光点与对应的明暗分界点，并将直线集投影至对应发光点所在平面，得直线集{(Fi，GjYi)}，直线(Fi，GjYi)与样品相切的点记为MFiGjYi点；
3)对于任意一条直线(Fi，GjYi)，可在直线集{(Fi，GjYi)}中找到两条与之垂直的直线，这两条直线的中间平行直线与直线(Fi，GjYi)的交点记为MFiGjYi90°，对直线集{(Fi，GjYi)}每一条直线运用该方法进行处理，可得点集{MFiGjYi90°}，令MFiGjYi＝MFiGjYi90°；
4)对于任意一条直线(Fi，GjYi)，可在直线集{(Fi，GjYi)}中找到与该直线夹角分别为α和180°-α的两条直线，这两条直线上MFiGjYi点连线的垂直平分线与直线(Fi，GjYi)的交点记为MFiGjYiα，对直线集{(Fi，GjYi)}每一条直线运用该方法处理，可得点集{MFiGjYα...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52