CN103630541B - 一种双光源镜面反射面测量*** - Google Patents

一种双光源镜面反射面测量*** Download PDF

Info

Publication number
CN103630541B
CN103630541B CN201310625552.7A CN201310625552A CN103630541B CN 103630541 B CN103630541 B CN 103630541B CN 201310625552 A CN201310625552 A CN 201310625552A CN 103630541 B CN103630541 B CN 103630541B
Authority
CN
China
Prior art keywords
array
light
source
splitting piece
pointolite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310625552.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103630541A (zh
Inventor
徐彬
高福荣
姚科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute
Original Assignee
Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute filed Critical Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute
Priority to CN201310625552.7A priority Critical patent/CN103630541B/zh
Publication of CN103630541A publication Critical patent/CN103630541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103630541B publication Critical patent/CN103630541B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双光源镜面反射面测量***，包括第一点光源阵列和记录由第一点光源阵列发出并经待测物件反射后的光线的摄像机，第一点光源阵列与待测物件间设有分光片，分光片的一侧设有第二点光源阵列，第二点光源阵列的光线依次经分光片和待测物件反射后投入摄像机。本双光源镜面反射面测量***中，关键部件是分光片，通过使用分光片，可以在使用双光源定位法的同时避免了光源之间的相互遮挡，从而不需要使用机械装置移动光源，去除了机械装置带来的速度瓶颈。此外，双光源均采用点光源阵列，其可以达到很高的显示密度,从而对待测物件表面的法向量能够达到较高的测量精度，本发明结构简单，可广泛用于镜面反射的自动化测量领域。

Description

一种双光源镜面反射面测量***
技术领域
本发明用于物件表面测量领域，特别是涉及一种镜面反射面测量***。
背景技术
工业生产中常常会生产带有镜面反射面的产品，例如光滑的塑料件表面，打磨过的金属和注塑/打磨成型的光学镜片等。对于这些产品，有的需要对其表面进行精密的测量，例如装饰面需要测量其光洁程度，非球面镜片的需要测量表面曲率等。传统的三维测量方法由于要求待测物体为漫反射表面，对于此类镜面反射表面不适用.
对于镜面反射面，常见的测量方法为人工测量。一是通过肉眼观察对表面光洁度高的部件，如装饰面；二是通过接触性探测仪测量关键特征点的三维坐标，如光学镜片的测量等。
对于镜面反射的自动化测量，理论上需要观察两个可控光源所成的像或者从两个角度观察一个光源成的像，才能得到表面点的三维坐标。现有的技术主要从三个角度出发，一种是采用双光源，而由于两个光源会互相遮挡，所以需要使用机械设备来移动光源；另一种是采用两台摄像机从不同角度观察同一光源反射成的像；第三种是通过附加信息，例如物体表面的光滑度限制，生产件的CAD数据等作为初始估计，通过优化算法逐渐求得最可能的物体表面三维坐标。
人工检测的方法要求工人具有相关的经验，对人员技能要求较高，并且效率低投入大，增加了生产成本。因而不适用于大批量的高精度带镜面反射面的产品生产。
使用双光源的测量***为了避免光源遮挡，现有技术需要使用机械设备移动光源，从而测量速度受限于机械设备的移动速度。而相比于测量***其他环节，机械***的移动速度很慢，成为速度瓶颈；采用双摄像头的测量***存在大量的搜索过程，增加了复杂度；使用附加信息这种方法理论上并不完备，算法复杂，因而不适用于工业生产过程。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种取代人工测量，避免光源相互遮挡的高精度双光源镜面反射面测量***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双光源镜面反射面测量***，包括第一点光源阵列和记录由第一点光源阵列发出并经待测物件反射后的光线的摄像机，第一点光源阵列与待测物件间设有分光片，分光片的一侧设有第二点光源阵列，第二点光源阵列的光线依次经分光片和待测物件反射后投入摄像机。
进一步作为本发明技术方案的改进，第一点光源阵列和第二点光源阵列均为液晶显示器。
进一步作为本发明技术方案的改进，分光片为设在第一点光源阵列前面的玻璃片。
本发明的有益效果：本双光源镜面反射面测量***中，关键部件是分光片，通过使用分光片，可以在使用双光源定位法的同时避免了光源之间的相互遮挡，从而不需要使用机械装置移动光源，去除了机械装置带来的速度瓶颈。此外，双光源均采用点光源阵列，其可以达到很高的显示密度,从而对待测物件表面的法向量能够达到较高的测量精度，本发明结构简单，可广泛用于镜面反射的自动化测量领域。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明原理结构示意图；
图2是本发明第一实施例结构示意图；
图3是本发明第二实施例结构示意图。
具体实施方式
参照图1～图3，本发明提供了一种双光源镜面反射面测量***，包括第一点光源阵列1和记录由第一点光源阵列1发出并经待测物件2反射后的光线的摄像机3，第一点光源阵列1与待测物件2间设有分光片4，分光片4的一侧设有第二点光源阵列5，第二点光源阵列5的光线依次经分光片4和待测物件2反射后投入摄像机3。
本双光源镜面反射面测量***的工作原理如下：
当点亮第二点光源阵列5，熄灭第一点光源阵列1时，由于分光片4具有同时折射(平面分光片中等价于透射)和反射的能力，会将第二点光源阵5列发出的光线反射到待测物件2上，在摄像机3看来等价于待测物件2上镜面反射出一个像6，第二点光源阵列5的像6,从而确定出一个位置，即第二点光源阵列5的像6的位置。
当熄灭第二点光源阵列5，点亮第一点光源阵列1时，分光片4会透射第一点光源阵列1发出的光线，在摄像机3中可以看到第一点光源阵列1成的像6，从而确定出第一点光源阵列1的位置。
由于第一点光源阵列1的像6的位置和第二点光源阵列5的位置已知，入射光方向即可确定，反射光方向可由摄像机3投影原理确定，从而可以得到待测物件2表面点的法向量和三维坐标。
本发明的关键部件是分光片4，通过使用分光片4，可以在使用双光源定位法的同时避免了光源之间的相互遮挡，从而不需要使用机械装置移动光源，去除了机械装置带来的速度瓶颈。此外，双光源均采用点光源阵列，其可以达到很高的显示密度，从而对待测物件2表面的法向量能够达到较高的测量精度，本发明结构简单，可广泛用于镜面反射的自动化测量领域。
作为本发明优选的实施方式，第一点光源阵列1和第二点光源阵列5均为液晶显示器，分光片4为设在第一点光源阵列1前面的玻璃片。
液晶显示器是理想的大数量高密度的点光源阵列，同时根据玻璃具有反光和折射的特性，可以使用普通的玻璃片放置于第一点光源阵列1前面作为分光片4来降低成本。
对于多点光源构成的液晶显示器，本***使用灰度编码(graycode)方法确定液晶显示器上每一个像素点的位置。每一个时刻显示一张编码图片，通过观测某一点不同时刻的灰度值可以形成一个时间序列灰度值。每一像素点在一个时间序列中显示的都是一个独特的2进制灰度序列值。通过观察一个像素点的2进制序列即可查表得到其像素点编号从而得到该像素点在空间中的位置。
为了给N个光源点进行编码，使得每个光源点有独特的时间序列灰度值，总共需要的时间序列长度为M，M满足2M≥N。
本发明还具有高速度的特点，如上所述，给N个光源点进行编码，总共需要的时间序列长度为M，M满足。对于一个VGA分辨率(640x480)的液晶显示器，M=19。对于一个30fps的工业摄像机，所需要的采集时间约为0.65s。由于采用两块液晶显示器，需要的时间是两倍，即1.3s即可完成对待测物件的测量。可满足工业生产中对速度的要求。两台液晶显示器图像的切换可以通过显示全黑图像来等价关闭显示器操作，切换时间可以忽略不计。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种双光源镜面反射面测量***，其特征在于：包括第一点光源阵列和记录由所述第一点光源阵列发出并经待测物件反射后的光线的摄像机，所述第一点光源阵列与待测物件间设有分光片，所述分光片的一侧设有第二点光源阵列，所述第二点光源阵列的光线依次经分光片和待测物件反射后投入所述摄像机，当点亮第二点光源阵列，熄灭第一点光源阵列时，分光片将第二点光源阵列发出的光线反射到待测物件上，经待测物件反射后在摄像机看来等价于待测物件上镜面反射出第二点光源阵列的像，确定出第二点光源阵列的像的位置，当熄灭第二点光源阵列，点亮第一点光源阵列时，分光片透射第一点光源阵列发出的光线，经待测物件反射后在摄像机中可以看到第一点光源阵列成的像，确定出第一点光源阵列的位置，由于第一点光源阵列的像的位置和第二点光源阵列的位置已知，入射光方向即可确定，反射光方向可由摄像机投影原理确定，从而可以得到待测物件表面点的法向量和三维坐标。
2.根据权利要求1所述的双光源镜面反射面测量***，其特征在于：所述第一点光源阵列和第二点光源阵列均为液晶显示器。
3.根据权利要求2所述的双光源镜面反射面测量***，其特征在于：所述分光片为设在第一点光源阵列前面的玻璃片。
CN201310625552.7A 2013-11-28 2013-11-28 一种双光源镜面反射面测量*** Expired - Fee Related CN103630541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310625552.7A CN103630541B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种双光源镜面反射面测量***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310625552.7A CN103630541B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种双光源镜面反射面测量***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103630541A CN103630541A (zh) 2014-03-12
CN103630541B true CN103630541B (zh) 2016-05-25

Family

ID=50211816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310625552.7A Expired - Fee Related CN103630541B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种双光源镜面反射面测量***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103630541B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104148295A (zh) * 2014-05-13 2014-11-19 东莞市长安明大印刷设备厂 一种大张全自动品检、糊盒、糊箱一体机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1945204A (zh) * 2006-10-19 2007-04-11 上海大学 镜面物体表面三维轮廓测量装置和方法
CN101813460A (zh) * 2009-02-24 2010-08-25 康宁股份有限公司 镜面反射表面的形状测量
CN102004086A (zh) * 2010-11-03 2011-04-06 中航华东光电有限公司 便携式镜面反射测量装置
CN203231736U (zh) * 2013-04-18 2013-10-09 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于双目视觉的镜面物体测量装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001165629A (ja) * 1999-12-03 2001-06-22 Ricoh Co Ltd 形状測定装置及び形状測定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1945204A (zh) * 2006-10-19 2007-04-11 上海大学 镜面物体表面三维轮廓测量装置和方法
CN101813460A (zh) * 2009-02-24 2010-08-25 康宁股份有限公司 镜面反射表面的形状测量
CN102004086A (zh) * 2010-11-03 2011-04-06 中航华东光电有限公司 便携式镜面反射测量装置
CN203231736U (zh) * 2013-04-18 2013-10-09 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于双目视觉的镜面物体测量装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种改进型双光束分光光度计的设计;赵恒;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20120715(第7期);论文第13-14页 *
双光源光切法三维轮廓测量***精度的研究;陈伟民等;《测试技术学报》;19970331;第11卷(第1期);第1页第1段-第2页第1段及图2 *
镜面反射面形光学三维测量技术综述;陶涛等;《光学仪器》;20050430;第27卷(第2期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103630541A (zh) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103900489B (zh) 一种线激光扫描三维轮廓测量方法及装置
CN105164507B (zh) 用于确定对象的空间结构的方法和***
CN103868472A (zh) 一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置与方法
CN204064459U (zh) 同步采集物体相对两侧面特征的图像采集装置
CN104713527A (zh) 单次多角度拍摄机构
CN101504376A (zh) 球形物体表面光学检测的方法及装置
WO2019071905A1 (zh) 一种空中悬浮显示***
US9459460B2 (en) Optical image capturing module, aligning method, and observing method
CN106647147B (zh) 一种非共面的图像采集装置
CN101650155A (zh) 等光程五面视觉检测技术
CN103630541B (zh) 一种双光源镜面反射面测量***
FR3013486A1 (fr) Dispositif d'acquisition et de mesure de donnees geometriques d'au moins un motif associe a un verre et procede associe
CN107607050A (zh) 激光测厚装置
CN208172420U (zh) 一种液晶模组外观缺陷检测***
CN100443954C (zh) 光学输入方法、设备及该设备的分光式镜头模组
CN105091784A (zh) 用于表面为镜面或透明表面的被测物的三维成像***
CN211234321U (zh) 共轴对位检测光学***
CN104567822A (zh) 一种实现水下结构光立体视觉测程及特征提取的装置
CN202382711U (zh) 光学透镜中心厚度测量***
CN103558013B (zh) 一种旋转对称自由曲面透镜的检测方法
CN207233350U (zh) 一种空中悬浮显示***
WO2009016926A1 (ja) 三次元形状計測装置、および当該三次元形状計測装置の製造方法
CN211741704U (zh) 一种内置光源的远心镜头
McDowall et al. Fast light for display, sensing and control applications
CN112887577A (zh) 一种抗环境光的rgb-d三维相机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160525

Termination date: 20201128

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee