CN210426454U - 用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，包括工作架，所述工作架的内部安装有样品台、图案发生装置、投影装置、至少两组图像采集装置以及升降装置；所述投影装置和两组所述图像采集装置均位于所述样品台的上方；所述升降装置驱动所述样品台靠近和/或远离所述图像采集装置；所述图像采集装置与接收端信号连接。本实用新型能够快速采集具有一定曲度的产品表面三维轮廓，并且该产品同时具有镜面和粗糙面的测量能力，采集的三维轮廓数据与标准设计数据进行对比处理得到三维轮廓误差；本实用新型可以提高检测复合面产品的表面轮廓的精度与效率。
Description
技术领域
本实用新型属于产品表面三维轮廓检测技术领域，特别是涉及一种用于同时包含有镜面表面和粗糙表面的复合面产品的表面三维轮廓检测装置。
背景技术
随着经济技术的发展，使用增强现实(Augmented Reality，简称AR)设备的人群越来越广泛，使得AR设备市场蓬勃发展。AR成像系统中普遍采用光学自由曲面来实现成像，自由曲面反射镜的引入可以简化AR系统结构和降低重量。光学自由曲面的面型误差对于AR成像效果具有明显的影响，但由于目前 AR行业刚刚起步，对于光学自由曲面镜片的面型轮廓误差的检测方法还处于摸索阶段。
大多数检测自由曲面面型轮廓的方法是通过三坐标测量仪来测量自由曲面的三维轮廓数据；这种仪器测量周期长，测量设备昂贵，而且是接触式测量；对于光学级镜片，测量后表面会产生损伤，产品只能报废处理，所以最多作为抽样检测，不能实现产品的全检。结构光投影光学扫描仪能够非接触测量自由曲面的面型轮廓，它需要投影图像到待测物体表面，但是光学自由曲面镜的表面是镜面，投影图像会被反射而不能被接收，因此也不适合光学自由曲面的三维测量。
近年来基于条纹反射原理的曲面镜面三维轮廓测量装置得到发展。它通过一个图案发生装置产生条纹图像，该图像经过镜面表面反射后，变形的条纹图像被图像采集装置接收，根据图像重构出镜面三维轮廓。这种方法适合于镜面自由曲面的快速三维重构。
当前自由曲面反射镜普遍采用塑料注塑工艺来制作，塑料注塑镜片由于刚性低，在装夹时容易产生装夹变形和装夹位置偏移，因此在装夹装配时需要同时测量自由曲面镜片和装夹结构的三维轮廓，从而分析装夹误差。自由曲面镜片的表面是镜面反射，而装夹结构表面通常是粗糙表面。前面提到的光学投影扫描仪和反射成像三维轮廓测量仪都不能满足此复合面的三维检测需求。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，能够快速采集具有一定曲度的产品表面三维轮廓，并且该产品同时具有镜面和粗糙面的测量能力，采集的三维轮廓数据与标准设计数据进行对比处理得到三维轮廓误差；本实用新型可以提高检测复合面产品的表面轮廓的精度与效率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，包括工作架，所述工作架的内部安装有样品台、图案发生装置、投影装置、至少两组图像采集装置以及升降装置；
所述图案发生装置、所述投影装置和两组所述图像采集装置均位于所述样品台的上方；
所述升降装置驱动所述样品台靠近和/或远离所述图像采集装置；
所述图像采集装置与接收端信号连接。
本实用新型为解决其技术问题所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，所述图像采集装置包括第一图像采集单元和第二图像采集单元，所述第一图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第一图像采集单元所在的纵向线形成有第一夹角，所述第二图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第二图像采集单元所在的纵向线形成有第二夹角，所述第一夹角的夹角值小于所述第二夹角的夹角值。
进一步地说，所述第一图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第一相机，所有所述第一相机的成像方向一致；所述第二图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第二相机，所有所述第二相机的成像方向一致。
进一步地说，所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距不同。
进一步地说，所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距相同。
进一步地说，所述升降装置包括升降台、位于升降台两侧的导向杆以及电机，所述电机固定在所述工作架的内部，所述电机的输出轴与所述导向杆的一端固定，所述导向杆与所述升降台机械连接，所述导向杆转动带动所述升降台升降。
进一步地说，还包括水平位移装置，所述水平位移装置驱动所述样品台在同一水平面上前后和/或左右移动。
进一步地说，所述水平位移装置为含有X轴和Y轴的两轴机械手，所述样品台与所述两轴机械手连接。
进一步地说，所述投影装置为投射图像的投影仪。
进一步地说，所述图案发生装置为产生条形图像的显示屏。
本实用新型的有益效果：本实用新型一方面通过投影装置将图案投射到待测样品的粗糙面部分，另一方面通过图案发生装置将条纹反射到待测样品的镜面部分，再通过升降装置和/或水平位移装置调节待测样品与图像采集装置的位置和角度，保证图像采集装置在一次拍摄过程中采集到待测样品表面的结构，采集的三维轮廓数据与标准设计数据进行对比处理得到三维轮廓误差，有效提高了待测样品的检测速度及检测质量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图之一；
图2是本实用新型的结构示意图之二；
图3是本实用新型图像采集装置与工作架的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
工作架1、样品台2、投影装置3、图像采集装置4、第一图像采集单元41、第一夹角α、第二图像采集单元42、第二夹角β、升降装置5、升降台51、导向杆52、电机53、水平位移装置6和图案发生装置7。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例：一种用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，如图1-图3所示，包括工作架1，所述工作架的内部安装有样品台2、图案发生装置7、投影装置 3、至少两组图像采集装置4以及升降装置5；
所述图案发生装置、所述投影装置和两组所述图像采集装置均位于所述样品台的上方；
所述升降装置驱动所述样品台靠近和/或远离所述图像采集装置；
所述图像采集装置与接收端信号连接。
所述图像采集装置包括第一图像采集单元41和第二图像采集单元42，所述第一图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第一图像采集单元所在的纵向线形成有第一夹角α，所述第二图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第二图像采集单元所在的纵向线形成有第二夹角β，所述第一夹角的夹角值小于所述第二夹角的夹角值。当待测样品的待测面较小时，启用第一图像采集单元；当待测样品的待测面较大时，启用第二图像采集单元。所述第一图像采集单元所在的纵向线和所述第二图像采集单元所在的纵向线皆与所述升降装置的升降方向平行。
所述第一图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第一相机，所有所述第一相机的成像方向一致；所述第二图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第二相机，所有所述第二相机的成像方向一致。
所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距不同。
所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距相同。
所述升降装置包括升降台51、位于升降台两侧的导向杆52以及电机53，所述电机固定在所述工作架的内部，所述电机的输出轴与所述导向杆的一端固定，所述导向杆与所述升降台机械连接，所述导向杆转动带动所述升降台升降。
还包括水平位移装置6，所述水平位移装置驱动所述样品台在同一水平面上前后和/或左右移动。
所述水平位移装置为含有X轴和Y轴的两轴机械手，所述样品台与所述两轴机械手连接，两轴机械手为现有技术，故不在此赘述。
所述图案发生装置为产生条形图像的显示屏。
所述投影装置为投射图像的投影仪。
所述接收端为计算机或手机。
本实用新型的工作原理如下：
本实用新型一方面通过投影装置将图案投射到待测样品的粗糙面部分，另一方面通过图案发生装置将条纹反射到待测样品的镜面部分，再通过升降装置和/或水平位移装置调节待测样品与图像采集装置的位置和角度，保证图像采集装置在一次拍摄过程中采集到待测样品表面的结构，最后与标准品进行比对，有效提高了待测样品的检测速度及检测质量。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：包括工作架，所述工作架的内部安装有样品台、图案发生装置、投影装置、至少两组图像采集装置以及升降装置；
所述图案发生装置、所述投影装置和两组所述图像采集装置均位于所述样品台的上方；
所述升降装置驱动所述样品台靠近和/或远离所述图像采集装置；
所述图像采集装置与接收端信号连接。
2.根据权利要求1所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述图像采集装置包括第一图像采集单元和第二图像采集单元，所述第一图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第一图像采集单元所在的纵向线形成有第一夹角，所述第二图像采集单元的成像方向的中轴线与所述第二图像采集单元所在的纵向线形成有第二夹角，所述第一夹角的夹角值小于所述第二夹角的夹角值。
3.根据权利要求2所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述第一图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第一相机，所有所述第一相机的成像方向一致；所述第二图像采集单元包含至少两个呈一排设置的第二相机，所有所述第二相机的成像方向一致。
4.根据权利要求3所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距不同。
5.根据权利要求3所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述第一相机的焦距和所述第二相机的焦距相同。
6.根据权利要求1所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述升降装置包括升降台、位于升降台两侧的导向杆以及电机，所述电机固定在所述工作架的内部，所述电机的输出轴与所述导向杆的一端固定，所述导向杆与所述升降台机械连接，所述导向杆转动带动所述升降台升降。
7.根据权利要求1所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：还包括水平位移装置，所述水平位移装置驱动所述样品台在同一水平面上前后和/或左右移动。
8.根据权利要求7所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述水平位移装置为含有X轴和Y轴的两轴机械手，所述样品台与所述两轴机械手连接。
9.根据权利要求1所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述投影装置为投射图像的投影仪。
10.根据权利要求1所述的用于复合面产品的表面三维轮廓检测装置，其特征在于：所述图案发生装置为产生条形图像的显示屏。
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|---|---|---|---|---|
| CN111964570A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-11-20 | 山东道智盛信息科技有限公司 | 一种薄壁自由曲面光学元件夹持变形的测量装置 |
| CN112747693A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-04 | 南京理工大学智能计算成像研究院有限公司 | 针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法 |
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