CN109974620A - 一种基于Labview的三维轮廓测量***及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维轮廓测量技术领域，具体涉及一种基于Labview的三维轮廓测量***及其测量方法。以建立一种将控制界面与数据采集界面结合在一起测量平台。本发明一种基于Labview的三维轮廓测量***，包括激光位移传感器、电控台控制器、工作台、平移台、旋转台、高速数据采集器和计算机，所述旋转台设置于工作台上部，平移台通过三角架设置于工作台上部，激光位移传感器通过支架设置于平移台前上方；所述电控台控制器分别与平移台、旋转台和计算机相接，位移传感器经高速数据采集器和计算机相接，本发明采用一定的测量方法进行测量。

Description

一种基于Labview的三维轮廓测量***及其测量方法

技术领域

本发明涉及三维轮廓测量技术领域，具体涉及一种基于Labview的三维轮廓测量***及其测量方法。

背景技术

随着科学技术的演变，光学测量技术迅速发展，其中物体三维轮廓测量技术，通过光学、机械、电气等多学科融合,可以获得待测物体的三维轮廓信息,已经在逆向工程、机器视觉、产品设计、航天制造等领域都有了广泛的应用。

三维轮廓测量主要分为接触式和非接触式两种方式，非接触式测量方式由于不会损坏测量表面而被广泛的应用。三维轮廓测量***中，通常包括控制***和数据采集***等。在控制***方面，需要对电机进行控制，从而测量物体的三维轮廓。对于控制***的控制方法，通常有基于单片机控制、PLC控制、DSP控制等多种方法，基于单片机控制电机的***，成本低、灵活性好，但是对设计人员的要求比较高,基于PLC、DSP控制***也对专业性要求比较高，而且不易实现控制界面与信号采集结合在一起。对于数据采集***，通常使用工业相机采集图像，需要对工业相机进行标定，当存在环境干扰因素过多时，会给采集的图像带来影响。同时，工业相机数据线的限制，工作范围也会产生限制。

发明内容

本发明要提供一种基于Labview的三维轮廓测量***及其测量方法，以建立一种将控制界面与数据采集界面结合在一起测量平台。

为达到本发明的目的，本发明提供的基于Labview的三维轮廓测量***，包括激光位移传感器、电控台控制器、工作台、平移台、旋转台、高速数据采集器和计算机，所述旋转台设置于工作台上部，平移台通过三角架设置于工作台上部，激光位移传感器通过支架设置于平移台前上方；

所述电控台控制器分别与平移台、旋转台和计算机相接，位移传感器经高速数据采集器和计算机相接。

基于Labview的三维轮廓测量***的测量方法，包括下述步骤：

1)待测物体放置在旋转台上，接通电控台控制器和激光位移传感器的电源，设置旋转台和平移台的扫描轨迹参数；

2)平移台首先复位至激光位移传感器的激光束对准旋转台的中心，然后根据扫描轨迹参数进行扫描运动，所述扫描运动的轨迹方式，采用极坐标方式：

x＝r·cosθ

y＝r·sinθ

r为平移距离累计之和，θ为旋转角度累计之和；将待测物体放在旋转台(2)的中心，平移台(3)上的运动块向右平移一定的距离，此时激光位移传感器(5)也移动相同的距离，采集当前位置的距离信号；之后旋转台开始以同等角度旋转一圈，每次旋转一个角度，传感器都会采集当前位置的高度信息z；旋转一圈结束后，再次进行平移和旋转，直到将待测物体整个表面扫描完整；

3)通过极坐标的方式得到物体表面(x,y)的位置信息，基于高度信息z和对应不同点的位置信息(x,y)得出待测物体的三维轮廓。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明是集控制简单、采集方便、轮廓显示为一体的测量平台；

2、本发明测量方式为非接触式测量方法，不会损伤待测物体表面，且测量精度高；

3、本发明可以更方便、直观的控制平移台、旋转台的运动，且不受数据线的限制，从而工作范围增大。

附图说明：

图1为基于Labview的三维轮廓测量***结构示意图；

图2为软件控制流程图；

附图标记说明如下：

1-电控台控制器；2-旋转台；3-平移台；4-工作台；5-激光位移传感器；6-高速数据采集器；7-计算机。

具体实施方案

下面将结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，本发明提供的一种基于Labview的三维轮廓测量***，包括激光位移传感器5、电控台控制器1、工作台4、平移台3、旋转台2、高速数据采集器6和计算机7，所述旋转台2设置于工作台4上部，平移台3通过三角架设置于工作台4上部，激光位移传感器通过支架设置于平移台前上方；

所述电控台控制器1分别与平移台3、旋转台2和计算机7相接，位移传感器5经高速数据采集器6和计算机7相接。

上面所说的平移台3和旋转台2，用于执行计算机发给控制器的指令，完成运动控制过程。

高速数据采集器6接受来自激光位移传感器5的电压信号，另一端接入计算机7中，在计算机中使用基于Labview软件进行数据采集和处理。

所述的运动控制主要是由平移台和旋转台进行协同工作，完成待测物体表面的扫描过程。基于Labview的运动控制程序包括通信单元、平移复位单元、扫描运动单元。

所述的通信单元采用的是VISA串口通迅方式，通过使用Labview软件中的VISA配置串口、VISA写入、VISA关闭等控件，给予计算机相应的指令，实现计算机与控制器信号的传递。

所述的平移台复位单元，使平移台3在任何位置时都可以回到初始位置，初始位置是激光位移传感器5正对着旋转台2的中心位置。平移台复位单元中包括平移速度、正向距离、反向距离等小单元，电控台控制器1与计算机7之间采用ASCII通信协议格式，根据通信协议的指令将小单元编写成相应的子VI，再调用到平移台复位单元中。

所述的扫描运动单元，其中包括参数设置单元和轨迹扫描单元，参数设置单元可以分为电机的速度、细分数、方向、运动距离、旋转角度等小单元，这些小单元按照相应的ASCII通信协议编写成子VI，进行运动轨迹的调节，；轨迹扫描单元是按照设置的参数和轨迹方式，使平移台、旋转台相互配合运动。

参见图2：测量中，激光位移传感器(5)发出的激光束的位置正对着旋转台(2)的中心，待测物体放置在旋转台(2)上。

本发明提供的基于Labview的三维轮廓测量***的测量方法，包括下述步骤：

一、待测物体放置在旋转台2上，接通电控台控制器1和激光位移传感器5的电源，设置旋转台2和平移台3的扫描轨迹参数，

二、平移台首先复位至激光位移传感器的激光束对准旋转台的中心，然后根据扫描轨迹参数进行扫描运动，所述扫描运动的轨迹方式，采用极坐标方式：

x＝r·cosθ

y＝r·sinθ

r为平移距离累计之和，θ为旋转角度累计之和。将待测物体放在旋转台的中心，平移台上的运动块向右平移一定的距离，此时激光位移传感器也移动相同的距离，采集当前位置的距离信号；之后旋转台开始以同等角度旋转一圈，每次旋转一个角度，传感器都会采集当前位置的高度信息z；

旋转一圈结束后，再次进行平移和旋转，直到将待测物体整个表面扫描完整；

三、通过极坐标的方式得到物体表面(x,y)的位置信息，基于高度信息z和对应不同点的位置信息(x,y)得出待测物体的三维轮廓。

Claims (2)

1.基于Labview的三维轮廓测量***，其特征在于：包括激光位移传感器(5)、电控台控制器(1)、工作台(4)、平移台(3)、旋转台(2)、高速数据采集器(6)和计算机(7)，所述旋转台(2)设置于工作台(4)上部，平移台(3)通过三角架设置于工作台(4)上部，激光位移传感器(5)通过支架设置于平移台(3)前上方；

所述电控台控制器(1)分别与平移台(3)、旋转台(2)和计算机(7)相接，位移传感器(5)经高速数据采集器(6)和计算机(7)相接。

2.如权利要求1所述的基于Labview的三维轮廓测量***的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)待测物体放置在旋转台(2)上，接通电控台控制器(1)和激光位移传感器(5)的电源，设置旋转台(2)和平移台(3)的扫描轨迹参数；

2)平移台(3)首先复位至激光位移传感器(5)的激光束对准旋转台(2)的中心，然后根据扫描轨迹参数进行扫描运动，所述扫描运动的轨迹方式，采用极坐标方式：

x＝r·cosθ

y＝r·sinθ

r为平移距离累计之和，θ为旋转角度累计之和；将待测物体放在旋转台(2)的中心，平移台(3)上的运动块向右平移一定的距离，此时激光位移传感器(5)也移动相同的距离，采集当前位置的距离信号；之后旋转台开始以同等角度旋转一圈，每次旋转一个角度，传感器都会采集当前位置的高度信息z；旋转一圈结束后，再次进行平移和旋转，直到将待测物体整个表面扫描完整；

3)通过极坐标的方式得到物体表面(x,y)的位置信息，基于高度信息z和对应不同点的位置信息(x,y)得出待测物体的三维轮廓。