CN116136394B - 一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法；该激光测头装置包括测头面板、点式激光器、准直镜筒、光路切换机构、第一镜筒、第二镜筒、镜头和面阵相机。点式激光器、准直镜筒、第一镜筒和第二镜筒均固定在测头面板上。所述的面阵相机固定在测头面板上；镜头安装在面阵相机上。镜头朝向第一镜筒和第二镜筒的光线出射方向。第一镜筒和第二镜筒的其中一个为鲍威尔棱镜筒，另一个为聚焦镜筒。本发明在仅使用一个激光器和一个图像采集元件的情况下，利用光路切换的方式实现了点、线两种测量模式的集成，有效拓展了传感器的应用范围，增加了测量的灵活性，并降低了测量设备的成本。

Description

一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法

技术领域

本发明属于曲面形状激光非接触式精密测量技术领域，具体涉及一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法。

背景技术

结构曲面是指一类表面具有按一定规律分布的特定几何特征(一般为高长径比特征)，能实现特定功能的曲面。结构曲面在光学仪器、3C产品、新能源装备、医疗器械、运动装备、文教器材等领域具有广泛应用，如衍射光栅、菲涅尔棱镜、智能终端主板、制氢用微结构阵列件、运动鞋底防滑纹理、乐高拼装玩具等。随着MEMS技术、微电子技术、生物与仿生制造技术及高性能精确成形制造技术的发展，结构曲面的应用将会越来越广泛。

为了保证结构曲面型零件实现预期的功能，需要对零件或生产零件的模具的形状进行精密检测。目前用于零件形状检测的方法主要有接触式测量和非接触式测量两种，其中非接触式测量具有快速、无接触力、可测量细节特征和测量数据无需半径补偿等优点，是结构曲面检测的发展趋势。激光三角法测头是应用最为广泛的非接触式测头，在同级别传感器中，点式激光测头的测量精度最高，且其测量数据具有局部有序性，便于数据处理。

高精度的点激光测头量程较小，如Keyence LK-H022型激光测头的量程仅为6mm。而结构曲面上一般具有较多的曲率突变特征，所以在检测过程中很容易出现超量程现象，较难实现稳定的连续测量。目前解决激光测头超量程现象的方法主要有路径跟踪法、测头高度调整法、粗测量引导精测量法等。其中，粗测量引导精测量是相对最为理想的解决方法。

目前粗测量引导精测量的一般思路为：先用线、面结构光传感器或立体视觉传感器等快速3D测量设备对被测曲面进行扫描测量，获取被测曲面整体轮廓的点云数据；然后将点云数据拟合成曲面，获取被测曲面的粗模型；接着以粗模型为基础，为点激光测头二次测量规划测量路径；最后点激光测头按二次测量路径对被测曲面进行二次测量，并获取最终的测量数据。

现有的粗测量引导精测量解决超量程的方法存在以下问题：测量过程需要使用线、面结构光传感器或立体视觉等快速3D测量传感器，直接增加了设备成本；测量过程中线、面结构光传感器或立体视觉传感器等快速3D测量设备与点激光测头相互独立使用，一种传感器使用结束后需要进行测头切换，且每次切换后都需要对传感器进行位姿标定与坐标统一操作，过程较繁琐，影响测量效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法，通过将线激光***和点激光***并列布置，在点激光***的一侧安装面阵相机，使线激光***与面阵相机构成线结构光测量***，使点激光***与面阵相机构成点结构光测量***。测量时，通过线结构光测量***实现被测曲面零件的初步扫描，获取粗测量模型，为点结构光测量***二次测量规划测量路径，然后点结构光测量***以测量路径为引导对被测曲面零件进行二次测量，获取最终的测量数据。

一种集成点线双模式的激光测头装置，包括测头面板、点式激光器、准直镜筒、光路切换机构、第一镜筒、第二镜筒、镜头和面阵相机。点式激光器、准直镜筒、第一镜筒和第二镜筒均固定在测头面板上。所述的面阵相机固定在测头面板上；镜头安装在面阵相机上。镜头朝向第一镜筒和第二镜筒的光线出射方向。第一镜筒和第二镜筒的其中一个为鲍威尔棱镜筒，另一个为聚焦镜筒。

所述的光路切换机构包括滑移驱动组件、第一直角棱镜和第二直角棱镜。第一直角棱镜安装在滑移驱动组件上。第二直角棱镜固定在测头面板上。第一直角棱镜在滑移驱动组件的驱动下滑动。第一直角棱镜具有两个工作位置，分别为第一工作位置和第二工作位置。第一直角棱镜处于第一工作位置时，第一直角棱镜与点式激光器错开，点式激光器的出射光线为经过准直镜筒和第一镜筒后射出；第一直角棱镜处于第二工作位置时，第一直角棱镜与点式激光器对齐，点式激光器的出射光线为经过准直镜筒、第一直角棱镜、第二直角棱镜和第二镜筒后射出。

作为优选，所述的点式激光器、准直镜筒和第一镜筒依次排列并连成一条直线。第二镜筒与第二直角棱镜对齐。

作为优选，第一镜筒为聚焦镜筒；第二镜筒为鲍威尔棱镜筒。

作为优选，所述的滑移驱动组件包括滑轨、滑块、第一限位板、第二限位板和推拉式电磁铁；第一限位板与第二限位板相互间隔设置，且均固定在测头面板上。滑轨固定在测头面板上。滑块滑动连接在滑轨上，且设置在第一限位板与第二限位板之间。推拉式电磁铁固定在测头面板上；推拉式电磁铁的推杆与滑块固定。第一直角棱镜固定在滑块上。

作为优选，所述滑块的两端面均设置有半球形限位凹槽；第一限位板朝向滑块的侧面上设置有第一定位半球；第二限位板朝向滑块的侧面上设置有第二定位半球。滑块两端的半球形限位凹槽与第一限位板上的第一定位半球、第二限位板上的第二定位半球分别都对齐。

作为优选，所述的点式激光器通过第一支架固定在测头面板上；点式激光器的外侧面与第一支架之间设置有橡胶垫。

作为优选，点式激光器、准直镜筒、第一镜筒、第二镜筒的中心轴线，第一直角棱镜、第二直角棱镜的中心平面，以及镜头的中心轴线位于同一平面内；点式激光器、准直镜筒、第一镜筒、第二镜筒的中心轴线相互平行。

作为优选，所述的测头面板上固定有连接杆。工作过程中，连接杆与多自由度运动平台连接。

作为优选，所述的点式激光器的功率可调；激光测头装置在进行线激光测量时的功率为激光测头装置在进行点激光测量时的功率的3～5倍。

该集成点线双模式的激光测头装置的测量方法如下：

步骤一：将测头面板安装在多自由度运动平台上。

步骤二：将被测工件放置于三维运动平台的工作平台内，分别建立机器坐标系和世界坐标系。

步骤三：点式激光器启动，滑移驱动组件带动第一直角棱镜切换至激光从鲍威尔棱镜筒输出的状态。点式激光器输出的激光经过鲍威尔棱镜后转化为线激光并照射在被测工件上；线激光在被测工件上产生的漫反射光经镜头聚焦后，在面阵相机的感光元件上形成光条纹。

步骤四：三维运动平台带动点式激光器运动，对被测工件进行线激光扫描，扫描完成后形成点云数据，构建出被测工件的粗模型。

步骤五：以粗模型为基础，规划点激光测量路径；滑移驱动组件带动第一直角棱镜切换至激光从聚焦镜筒输出的状态。

三维运动平台带动点式激光器沿着点激光测量路径移动，对被测工件进行点激光扫描，扫描完成后得到最终的测量数据。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明在仅使用一个激光器和一个图像采集元件的情况下，利用光路切换的方式实现了点、线两种测量模式的集成，有效拓展了传感器的应用范围，增加了测量的灵活性，并降低了测量设备的成本。

2、本发明在测量过程中可直接切换测量模式，不需要进行测头切换；多次测量无需重复进行传感器的位姿标定与测量数据坐标统一操作，能够有效提高单件、小批量结构曲面型零件的检测效率，且能够避免重复拆装导致的安装误差。

3、本发明通过线结构光测量***进行粗测量，为点结构光测量***进行二次测量提供路径引导，能够有效解决点结构光测量的超量程现象。此外，本发明具有结构简单，原理清晰，易于实现的优点。

附图说明

图1是本发明中激光测头装置的整体结构立体图；

图2是本发明中激光测头装置的滑移驱动组件整体结构***图；

图3是本发明中激光测头装置的线结构光测量***光路示意图；

图4是本发明中激光测头装置的点结构光测量***光路示意图；

图5是本发明中激光测头装置的线结构光测量***工作示意图；

图6是本发明中激光测头装置的点结构光测量***工作示意图；

图7是本发明中激光测头装置的测量原理示意图。

图中：1、测头面板，1-1、连接杆，2、点式激光器，3、第一支架，3-1、第一调整螺钉，4、橡胶垫，5、准直镜筒，6、第二支架，6-1、第二调整螺钉，7、滑移驱动组件，7-1、滑轨，7-2、滑块，7-2-1、半球形限位凹槽，7-3、第一限位板，7-3-1、第一定位半球，7-4、第二限位板，7-4-1、第二定位半球，7-4-2、通孔，7-5、推拉式电磁铁，7-5-1、推杆，8、第一直角棱镜，9、棱镜支架，10、第二直角棱镜，11、鲍威尔棱镜筒，12、第三支架，12-1、第三调整螺钉，13、聚焦镜筒，14、第四支架，14-1、第四调整螺钉，15、镜头，15-1、透镜(镜头简化模型)，16、面阵相机，16-1、感光元件(面阵相机简化模型)，17、被测曲面零件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种集成点线双模式的激光测头装置，包括测头面板1、点式激光器2、第一支架3、橡胶垫4、准直镜筒5、光路切换机构、第二支架6、鲍威尔棱镜筒11、第三支架12、聚焦镜筒13、第四支架14、镜头15和面阵相机16。

第一支架3、第二支架6、第三支架12和第四支架14均与测头面板1固定；点式激光器2安装在第一支架3上，点式激光器2的外侧面与第一支架3之间设置有橡胶垫4。准直镜筒5安装在第二支架6上；鲍威尔棱镜筒11安装在第三支架12上；所述的聚焦镜筒13安装在第四支架14上。点式激光器2、准直镜筒5和聚焦镜筒13依次排列并连成一条直线。

光路切换机构包括滑移驱动组件7、第一直角棱镜8、棱镜支架9和第二直角棱镜10。第一直角棱镜8安装在滑移驱动组件7上。第二直角棱镜10通过棱镜支架9固定在测头面板1上。第二直角棱镜10与鲍威尔棱镜筒11对齐。第一直角棱镜8与第二直角棱镜10位置对应，能够实现激光的两次反射，使得点式激光器2射出的光线射入鲍威尔棱镜筒11，形成线激光。第一直角棱镜8在滑移驱动组件7的驱动下在两个工作位置之间滑动。

第一直角棱镜8的两个工作位置分别为第一工作位置和第二工作位置。第一直角棱镜8处于第一工作位置时，第一直角棱镜8与点式激光器2错开，点式激光器2输出的激光经过准直镜筒5和聚焦镜筒13后射出到工件上。第一直角棱镜8处于第二工作位置时，第一直角棱镜8与点式激光器2对齐，点式激光器2输出的激光经过准直镜筒5、第一直角棱镜8、第二直角棱镜10和鲍威尔棱镜筒11后射出到工件上。

滑移驱动组件7包括滑轨7-1、滑块7-2、第一限位板7-3、第二限位板7-4和推拉式电磁铁7-5；第一限位板7-3与第二限位板7-4相互间隔设置，且均固定在测头面板1上。滑轨7-1固定在测头面板1上。滑块7-2滑动连接在滑轨7-1上，且设置在第一限位板7-3与第二限位板7-4之间。滑块7-2的两端面均设置有两个半球形限位凹槽7-2-1；第一限位板7-3朝向滑块7-2的侧面上设置有第一定位半球7-3-1；第二限位板7-4朝向滑块7-2的侧面上设置有第二定位半球7-4-1。滑块7-2两端的半球形限位凹槽7-2-1与第一限位板7-3上的第一定位半球7-3-1、第二限位板7-4上的第二定位半球7-4-1分别都对齐。推拉式电磁铁7-5固定在测头面板1上；推拉式电磁铁7-5中推杆7-5-1的一端穿过第二限位板7-4上的通孔7-4-2，并与滑块7-2通过螺纹固定连接。第一直角棱镜8固定在滑块7-2上。

所述推拉式电磁铁7-5处于通电状态时，第一直角棱镜8位于第一工作位置，第一限位板7-3中的第一定位半球7-3-1嵌入滑块7-2上的半球形限位凹槽7-2-1内，此时激光测头装置为点激光测量***工作模式。推拉式电磁铁7-5处于断电状态时，第一直角棱镜8位于第二工作位置，第二限位板7-4中的第二定位半球7-4-1嵌入滑块7-2上对应的半球形限位凹槽7-2-1内，此时激光测头装置为线激光测量***工作模式。

所述的镜头15通过螺纹接口与面阵相机16固定连接，面阵相机16与测头面板1固定安装；镜头15倾斜朝向鲍威尔棱镜筒11和聚焦镜筒13的光线出射方向。

点式激光器2、准直镜筒3、鲍威尔棱镜筒11、聚焦镜筒13的中心轴线，第一直角棱镜8、第二直角棱镜10的中心平面，以及镜头15的中心轴线位于同一平面内；点式激光器2、准直镜筒3、鲍威尔棱镜筒11、聚焦镜筒13的中心轴线相互平行。所述第一直角棱镜8和第二直角棱镜10位于同一安装高度。

工作过程中点式激光器2、准直镜筒5、第一直角棱镜8、第二直角棱镜10、鲍威尔棱镜筒11、镜头15和面阵相机16构成线激光测量***；所述的点式激光器2、准直镜筒5、聚焦镜筒13、镜头15和面阵相机16构成点激光测量***；点式激光器2、准直镜筒5、镜头15和面阵相机16均在线激光测量***和点激光测量***中复用，降低了设备成本。

优选地，所述的测头面板1设有一体成型的连接杆1-1。连接杆1-1与多自由度运动平台连接。

优选地，所述的点式激光器2的功率可调，当激光测头装置为线激光测量***工作模式时，点式激光器2的功率调整为点激光测量***工作模式的3～5倍。

优选地，所述的准直镜筒5内设置有固定安装的准直镜组。

优选地，所述的鲍威尔棱镜筒11内设置有固定安装的鲍威尔棱镜。

优选地，所述的聚焦镜筒13内设置有固定安装的聚焦透镜。

优选地，所述的第一支架3上安装有第一调整螺钉3-1，第一调整螺钉3-1用于调整点式激光器2与第一支架3的安装位置并锁紧。

优选地，所述的第二支架6上安装有第二调整螺钉6-1，第二调整螺钉6-1用于调整准直镜筒5与第二支架6的安装位置并锁紧。

优选地，所述的第三支架12上安装有第三调整螺钉12-1，第三调整螺钉12-1用于调整鲍威尔棱镜筒11与第三支架12的安装位置并锁紧。

优选地，所述的第四支架14上安装有第四调整螺钉14-1，第四调整螺钉14-1用于调整聚焦镜筒13与第四支架14的安装位置并锁紧。

如图5、图6和图7所示，该集成点线双模式的激光测头装置的结构曲面测量方法，包括以下步骤：

步骤一：通过连接杆1-1将激光测头装置安装在三维运动平台的Z轴末端，分别标定线结构光测量***、点结构光测量***的量程范围。

步骤二：将被测曲面零件17放置于三维运动平台的工作平台内，分别建立机器坐标系、世界坐标系。

步骤三：推拉式电磁铁7-5断电，滑移驱动组件7带动第一直角棱镜8移动至第二工作位置，激光测头装置处于线结构光测量***工作模式。

定义面阵相机内感光元件16-1的检测区间的中心位置为s₀，上限为s₁，下限为s₂，区间s₁s₂为面阵相机16的感光元件16-1的检测区间；在区间s₁s₂内存在一个区间s₁′s₂′，当线激光模式下面阵相机测得的光条纹完全在区间s₁′s₂′内时，点激光模式下面阵相机不会超量程；否则，点激光模式下面阵相机将会超量程。

三维运动平台的Z轴驱动激光测头装置沿Z方向移动，使经鲍威尔棱镜入射到被测曲面零件17表面后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成位于s₁s₂之间的光条纹，并记录此时三维运动平台的Z轴坐标Z_M。

步骤四：三维运动平台的Z轴带动激光测头装置沿X方向(或Y方向)做直线运动，利用线结构光测量***对被测曲面零件17进行快速扫描。通过图像处理技术提取线结构光扫描获取的点云数据，然后转换到世界坐标系下，并完成被测曲面零件17的粗模型构建。

步骤五：以粗模型数据为基础，为点结构光测量***规划二次测量路径。若线结构光测量***中提取点云数据在世界坐标系下的Z坐标Z_W对应面阵相机16感光元件16-1中的像点位于s₁s₁′之间，在点结构光测量***对该点进行二次测量时，三维运动平台的Z轴需要竖直向下运动距离d₁。若线结构光测量***中提取点云数据在世界坐标系下的Z坐标Z_W对应面阵相机16的感光元件16-1中的像点位于s₂s₂′之间，在点结构光测量***对该点进行二次测量时，三维运动平台的Z轴需要竖直向上运动距离d₂。

步骤六：推拉式电磁铁7-5通电，滑移驱动组件7带动第一直角棱镜8移动至第一工作位置，激光测头装置处于点结构光测量***工作模式。

步骤七：三维运动平台带动点结构光测量***沿三维运动平台的Y方向(或X方向)平移，对被测曲面零件17进行横向逐点扫描。

步骤八：当点结构光测量***对被测曲面零件17完成一次横向扫描时，三维运动平台带动点结构光测量***向纵向进给一个纵向扫描步长，并沿着步骤七的相反方向继续横向扫描。

步骤九：重复步骤七和八，直至完成对被测曲面零件17的全部二次扫描，并获取最终测量数据。

优选地，步骤二中，线结构光测量***的量程范围标定方法具体如下：

S1、三维运动平台的Z轴沿Z方向平移，使经鲍威尔棱镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光条纹位于s₀处，记录此时通过图像处理技术获取的输出值h₀。

S2、三维运动平台的Z轴向上移动，使经鲍威尔棱镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光条纹位于s₁时，记录此时通过图像处理技术获取的输出值h₂。

S3、三维运动平台的Z轴向下移动，使经鲍威尔棱镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光条纹位于s₂时，记录此时通过图像处理技术获取的输出值为h₁。则线结构光测量***的Z向工作范围为(h₁-h₂)。

优选地，步骤二中，点结构光测量***的量程范围标定方法具体如下：

S1、三维运动平台的Z轴沿Z方向平移，使经聚焦透镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光斑位于s₀处，记录此时通过图像处理技术获取的输出值为h₀′。

S2、三维运动平台的Z轴向上移动，使经聚焦透镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光斑位于s₁′时，记录此时通过图像处理技术获取的输出值为h₂′。

S3、三维运动平台的Z轴向下移动，使经聚焦透镜入射到标定面板后产生的漫反射光经镜头15聚焦后，在面阵相机16的感光元件16-1上形成的光斑位于s₂时，记录此时通过图像处理技术获取的输出值为h₁′。则点结构光测量***的工作范围为(h₁′-h₂′)。

优选地，路径规划时，三维运动平台的Z轴竖直向下运动的距离d₁需满足如下条件：

(h₂″-Δh)＜d₁＜(h₁″-Δh)

优选地，路径规划时，三维运动平台的Z轴竖直向上运动的距离d₂需满足如下条件：

(Δh-h₁″)＜d₂＜(Δh-h₂″)

优选地，线结构光测量***、点结构光测量***采用三角法位移测量原理，计算公式如下：

式中，α为入射测量光的中心轴线与透镜15-1中心轴线之间的夹角；β为面阵相机16的感光元件16-1平面与透镜15-1中心轴线之间的夹角；l₁为激光束与透镜15-1光轴的交点到透镜15-1中心的距离；l₂为面阵相机16的感光元件16-1平面与透镜15-1光轴的交点到透镜15-1中心的距离；Δs为面阵相机16的感光元件16-1上的实时聚焦光斑位置相对于s₀的距离；Δh为实时测量值相对测量值为量程中点h₀的距离；设定当被测点位于h₀点的上方时，±取正号，否则，±取负号。

Claims (10)

1.一种集成点线双模式的激光测头装置，包括测头面板(1)、点式激光器(2)、准直镜筒(5)、第一镜筒、第二镜筒、镜头(15)和面阵相机(16)；其特征在于：还包括光路切换机构；所述的点式激光器(2)、准直镜筒(5)、第一镜筒和第二镜筒均固定在测头面板(1)上；所述的面阵相机(16)固定在测头面板(1)上；镜头(15)安装在面阵相机(16)上；镜头(15)朝向第一镜筒和第二镜筒的光线出射方向；第一镜筒和第二镜筒的其中一个为鲍威尔棱镜筒，另一个为聚焦镜筒；

所述的光路切换机构包括滑移驱动组件(7)、第一直角棱镜(8)和第二直角棱镜(10)；第一直角棱镜(8)安装在滑移驱动组件(7)上；第二直角棱镜(10)固定在测头面板(1)上；第一直角棱镜(8)在滑移驱动组件(7)的驱动下滑动；第一直角棱镜(8)具有两个工作位置，分别为第一工作位置和第二工作位置；第一直角棱镜(8)处于第一工作位置时，第一直角棱镜(8)与点式激光器(2)错开，点式激光器(2)的出射光线为经过准直镜筒(5)和第一镜筒后射出；第一直角棱镜(8)处于第二工作位置时，第一直角棱镜(8)与点式激光器(2)对齐，点式激光器(2)的出射光线为经过准直镜筒(5)、第一直角棱镜(8)、第二直角棱镜(10)和第二镜筒后射出。

2.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述的点式激光器(2)、准直镜筒(5)和第一镜筒依次排列并连成一条直线；第二镜筒与第二直角棱镜(10)对齐。

3.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：第一镜筒为聚焦镜筒(13)；第二镜筒为鲍威尔棱镜筒(11)。

4.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述的滑移驱动组件(7)包括滑轨(7-1)、滑块(7-2)、第一限位板(7-3)、第二限位板(7-4)和推拉式电磁铁(7-5)；第一限位板(7-3)与第二限位板(7-4)相互间隔设置，且均固定在测头面板(1)上；滑轨(7-1)固定在测头面板(1)上；滑块(7-2)滑动连接在滑轨(7-1)上，且设置在第一限位板(7-3)与第二限位板(7-4)之间；推拉式电磁铁(7-5)固定在测头面板(1)上；推拉式电磁铁(7-5)的推杆(7-5-1)与滑块(7-2)固定；第一直角棱镜(8)固定在滑块(7-2)上。

5.根据权利要求4所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述滑块(7-2)的两端面均设置有半球形限位凹槽(7-2-1)；第一限位板(7-3)朝向滑块(7-2)的侧面上设置有第一定位半球(7-3-1)；第二限位板(7-4)朝向滑块(7-2)的侧面上设置有第二定位半球(7-4-1)；滑块(7-2)两端的半球形限位凹槽(7-2-1)与第一限位板(7-3)上的第一定位半球(7-3-1)、第二限位板(7-4)上的第二定位半球(7-4-1)分别都对齐。

6.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述的点式激光器(2)通过第一支架(3)固定在测头面板(1)上；点式激光器(2)的外侧面与第一支架(3)之间设置有橡胶垫(4)。

7.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：点式激光器(2)、准直镜筒(5)、第一镜筒、第二镜筒的中心轴线，第一直角棱镜(8)、第二直角棱镜(10)的中心平面，以及镜头(15)的中心轴线位于同一平面内；点式激光器(2)、准直镜筒(3)、第一镜筒、第二镜筒的中心轴线相互平行。

8.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述的测头面板(1)上固定有连接杆(1-1)；工作过程中，连接杆(1-1)与多自由度运动平台连接。

9.根据权利要求1所述的一种集成点线双模式的激光测头装置，其特征在于：所述的点式激光器(2)的功率可调；激光测头装置在进行线激光测量时的功率为激光测头装置在进行点激光测量时的功率的3～5倍。

10.一种结构曲面测量方法，其特征在于：使用如权利要求1所述一种集成点线双模式的激光测头装置进行测量；

该结构曲面测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将测头面板(1)安装在多自由度运动平台上；

步骤二：将被测工件放置于三维运动平台的工作平台内，分别建立机器坐标系和世界坐标系；

步骤三：点式激光器(2)启动，滑移驱动组件(7)带动第一直角棱镜(8)切换至激光从鲍威尔棱镜筒(11)输出的状态；点式激光器(2)输出的激光经过鲍威尔棱镜后转化为线激光并照射在被测工件上；线激光在被测工件上产生的漫反射光经镜头(15)聚焦后，在面阵相机(16)的感光元件(16-1)上形成光条纹；

步骤四：三维运动平台带动点式激光器(2)运动，对被测工件进行线激光扫描，扫描完成后形成点云数据，构建出被测工件的粗模型；

步骤五：以粗模型为基础，规划点激光测量路径；滑移驱动组件(7)带动第一直角棱镜(8)切换至激光从聚焦镜筒(13)输出的状态；

三维运动平台带动点式激光器(2)沿着点激光测量路径移动，对被测工件进行点激光扫描，扫描完成后得到最终的测量数据。