RU2433372C2 - Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects - Google Patents

Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects Download PDF

Info

Publication number
RU2433372C2
RU2433372C2 RU2009134025/28A RU2009134025A RU2433372C2 RU 2433372 C2 RU2433372 C2 RU 2433372C2 RU 2009134025/28 A RU2009134025/28 A RU 2009134025/28A RU 2009134025 A RU2009134025 A RU 2009134025A RU 2433372 C2 RU2433372 C2 RU 2433372C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
intensity
calibration
points
linear dimensions
Prior art date
Application number
RU2009134025/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009134025A (en
Inventor
Сергей Владимирович Двойнишников (RU)
Сергей Владимирович Двойнишников
Владимир Генриевич МЕЛЕДИН (RU)
Владимир Генриевич Меледин
Original Assignee
Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Открытое акционерное общество "Институт оптико-электронных информационных технологий" (ОАО "ИОИТ")
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 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН), Открытое акционерное общество "Институт оптико-электронных информационных технологий" (ОАО "ИОИТ") filed Critical Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Priority to RU2009134025/28A priority Critical patent/RU2433372C2/en
Publication of RU2009134025A publication Critical patent/RU2009134025A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433372C2 publication Critical patent/RU2433372C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects involves multiple formation of probing structured illumination on the surface of the object under test by illuminating the surface of the object under test with a beam of optical radiation and successive capturing of images of the structure of the probing illumination distorted by the relief of the surface of the object under test. For each point of the object under test, the dependence of the intensity of the picked up radiation from the number of the image is determined. Coordinates of the point of the object under test in space is determined via calibration with a calibration target.
EFFECT: simple calibration procedure, low cost of measurement, high accuracy and reliability of testing.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для бесконтактного измерения формы поверхности сложных трехмерных объектов в машиностроении, медицине, стоматологии, судебно-медицинской экспертизе и т.д.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used for non-contact measurement of the surface shape of complex three-dimensional objects in mechanical engineering, medicine, dentistry, forensic examination, etc.

Известен способ, реализующий принцип сканирующей подсветки, который используют в трехмерной компьютерной анимации и некоторых других приложениях для регистрации формы поверхности [Техническое зрение роботов. - Под ред. А.Пью, пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1987, с.56-57]. Способ заключается в том, что последовательно сканируют отдельные контуры поверхности светящейся полосой и судят о контролируемых размерах по степени искажения изображения полосы и местоположению полосы в декартовой системе координат.A known method that implements the principle of scanning illumination, which is used in three-dimensional computer animation and some other applications to register the surface shape [Technical vision of robots. - Ed. A.Pew, trans. from English - M.: Engineering, 1987, S. 56-57]. The method consists in sequentially scanning individual surface contours with a luminous strip and judging the controlled sizes by the degree of distortion of the image of the strip and the location of the strip in the Cartesian coordinate system.

Недостатком известного способа является низкая точность и длительное время контроля, связанные с наличием операции и блока сканирования.The disadvantage of this method is the low accuracy and long monitoring time associated with the presence of the operation and the scanning unit.

Известен способ контроля линейных размеров трехмерных объектов по трем декартовым координатам [патент РСТ WO 00/70303, РСТ/US99/70303, G01B 11/24, 23.11.2000]. Способ заключается в том, что на объект проецируют систему разноцветных полос, создаваемую путем пространственной модуляции вдоль одной координаты интенсивности зондирующего оптического излучения. Система разноцветных полос носит периодический характер и создает структурированную подсветку. В результате в одном кадре регистрируют целиком всю попадающую в поле зрения фотоприемного устройства часть поверхности контролируемого объекта и наложенное на поверхность искаженное изображение структурированной подсветки. О контролируемых размерах судят по степени искажений изображения множества полос и местоположению полос в декартовой системе координат.A known method of controlling the linear dimensions of three-dimensional objects in three Cartesian coordinates [PCT patent WO 00/70303, PCT / US99 / 70303, G01B 11/24, 11/23/2000]. The method consists in the fact that a system of multi-colored stripes is created onto the object, created by spatial modulation along one coordinate of the intensity of the probe optical radiation. The system of multi-colored stripes is periodic in nature and creates a structured backlight. As a result, in a single frame, the entire part of the surface of the monitored object falling into the field of view of the photodetector and the distorted image of the structured illumination superimposed on the surface are recorded. Controlled sizes are judged by the degree of image distortion of the multiple bands and the location of the bands in the Cartesian coordinate system.

Недостатком известного способа является низкая точность, связанная с невозможностью однозначно интерпретировать разрывы в изображении полос, искаженных либо рельефом поверхности контролируемого объекта, либо низким значением спектрального коэффициента отражения, зависящего от материала и цвета какого-либо участка поверхности контролируемого объекта.The disadvantage of this method is the low accuracy associated with the inability to unambiguously interpret the gaps in the image of the bands distorted either by the surface topography of the controlled object, or by a low spectral reflection coefficient, depending on the material and color of any part of the surface of the controlled object.

Известен способ контроля линейных размеров трехмерных объектов по трем декартовым координатам [М.Франсон. Оптика спеклов. - М.: Мир, 1980, с.141-143]. Способ заключается в том, что на объект проецируют систему концентрических полос, создаваемую путем подсветки когерентным излучением, содержащим спекл-структуру, либо в виде системы концентрических полос, либо в виде хаотично расположенных зон, форма которых единообразна. Искаженная рельефом поверхности структурированная подсветка регистрируется при изменении длины волны излучения, по меньшей мере, два раза. Полученная таким образом псевдоголограмма содержит систему интерференционных полос, расстояние между которыми в разных точках соответствует высоте рельефа. Соответствующая обработка на ЭВМ совокупности данных о величине вышеуказанных расстояний позволяет судить о рельефе поверхности контролируемого объекта.A known method of controlling the linear dimensions of three-dimensional objects in three Cartesian coordinates [M. Franson. Speckle optics. - M .: Mir, 1980, p.141-143]. The method consists in the fact that a system of concentric strips is projected onto the object, which is created by illumination with coherent radiation containing a speckle structure, either in the form of a system of concentric strips or in the form of randomly arranged zones, the shape of which is uniform. The structured illumination distorted by the surface topography is detected when the radiation wavelength changes at least two times. The pseudo-hologram thus obtained contains a system of interference fringes, the distance between which at different points corresponds to the height of the relief. Appropriate computer processing of a set of data on the magnitude of the above distances allows you to judge the surface topography of the controlled object.

Недостатком известного способа является низкая достоверность получаемых о контролируемой поверхности данных на участках поверхности, характер отражения которых резко отличается от диффузного.The disadvantage of this method is the low reliability of the data obtained on the controlled surface of the data on the surface, the nature of the reflection of which differs sharply from diffuse.

Известен способ контроля линейных размеров трехмерных объектов по трем декартовым координатам [патент РСТ WO 99/58930, PCT/US99/106777, G01B 11/24, 1999 г.]. Способ заключается в формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структурированной подсветки путем освещения поверхности контролируемого объекта пучком оптического излучения, пространственно модулированного по интенсивности, регистрации изображения искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта структуры зондирующей подсветки и определении с помощью цифрового электронного вычислителя высоты рельефа поверхности контролируемого объекта по величине искажений изображения структуры зондирующей подсветки, а двух других координат - по положению искажений структуры подсветки в зарегистрированном изображении.A known method of controlling the linear dimensions of three-dimensional objects in three Cartesian coordinates [PCT patent WO 99/58930, PCT / US99 / 106777, G01B 11/24, 1999]. The method consists in forming a probing structured illumination on the surface of the controlled object by illuminating the surface of the controlled object with a beam of optical radiation spatially modulated in intensity, registering the image of the surface of the controlled object with the sounding structure of the probing illumination distorted by the relief, and determining the height of the surface relief of the controlled object using the amount of distortion using a digital electronic calculator image structure probing under threads, and the other two coordinates - position of the backlight structure in the registered image distortion.

Недостатком известного способа является высокая погрешность, обусловленная тем, что при направлении на поверхность контролируемого объекта, модулированного по одной координате транспарантом с неизменной периодической структурой оптического изучения, нельзя предусмотреть либо заранее учесть искажения картины, вызванные различными отражательными свойствами поверхности и глубокими впадинами, которые не возможно идентифицировать без априорной информации о макроструктуре поверхности контролируемого объекта.The disadvantage of this method is the high error due to the fact that when directed to the surface of a controlled object, modulated along a coordinate with a transparency with an invariable periodic structure of the optical study, it is impossible to foresee or take into account picture distortions caused by various reflective properties of the surface and deep depressions, which are not possible identify without a priori information about the macrostructure of the surface of the controlled object.

Известен способ контроля линейных размеров трехмерных объектов по трем декартовым координатам [патент РФ №2185598, G01B 11/24, 2003 г.]. Способ заключается в многократном формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структурированной подсветки, каждый раз с управлением пространственной модуляцией интенсивности пучка оптического излучения по одной координате так, что на поверхности контролируемого объекта создается изображение структурированной подсветки в виде апериодической совокупности полос, регистрации изображений искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта структуры зондирующей подсветки, которую производят путем накопления суммарного изображения, определении положения искажений структуры подсветки в зарегистрированных изображениях по расстоянию вдоль полосы и номеру полосы, формируемому логическим суммированием двоичных чисел, кодирующих положение полос в каждой из реализации апериодической совокупности полос так, что единица соответствует наличию полосы, а нуль - отсутствию полосы.A known method of controlling the linear dimensions of three-dimensional objects in three Cartesian coordinates [RF patent No. 2185598, G01B 11/24, 2003]. The method consists in repeatedly generating a probing structured illumination on the surface of a controlled object, each time with spatial modulation of the intensity of the optical beam in one coordinate so that a structured illumination image is created on the surface of the controlled object in the form of an aperiodic set of bands, recording images of the surface of the controlled object distorted by the relief the structure of the probe backlight, which is produced by the accumulated I overall image, determining the position of the distortion backlight structure for the images from the distance along the strip and a number band that formed by a logical summation of binary numbers, the coding position of the bands in each implementation aperiodic plurality of bands so that a unit corresponds to the presence of the band and zero - absence of band.

Недостатком известного способа является низкая точность определения линейных размеров, ограниченная точностью определения координат формируемой полосы на регистраторе изображения. Низкая точность определения координат полосы обусловлена сложностью детектирования полосы на участках объекта, имеющих различные отражательные свойства. Кроме того, поперечный размер полосы на регистраторе, влияющий на точность определения координат, зависит от угла между нормалью к поверхности и осью излучения структурированной подсветки.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining linear dimensions, limited by the accuracy of determining the coordinates of the formed strip on the image recorder. The low accuracy of determining the coordinates of the strip is due to the complexity of detecting the strip in areas of the object having different reflective properties. In addition, the transverse size of the strip on the recorder, affecting the accuracy of determining the coordinates, depends on the angle between the normal to the surface and the radiation axis of the structured backlight.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ определения линейных размеров трехмерных объектов по трем декартовым координатам [патент РФ №2334195, G01B 11/24, 2008 г.]. Способ заключается в том, что для каждой точки измеряемого объекта определяют зависимость интенсивности зарегистрированного излучения от номера изображения, используют полученные калибровкой калибровочной поверхности зависимости интенсивности зарегистрированного излучения от номера изображения для точек калибровочной поверхности при ее различных расстояниях до поверхности, определенной как базовая, и для определения высоты рельефа поверхности измеряемого объекта определяют расстояние от базовой поверхности до точки калибровочной поверхности, в которой зависимость интенсивности освещения от номера изображения в наибольшей степени подобна зависимости в исследуемой точке измеряемого объекта.The closest known for its technical nature and the achieved result is the selected as a prototype method for determining the linear dimensions of three-dimensional objects by three Cartesian coordinates [RF patent No. 2334195, G01B 11/24, 2008]. The method consists in the fact that for each point of the measured object the dependence of the registered radiation intensity on the image number is determined, the dependences of the registered radiation intensity on the image number for the points on the calibration surface obtained at calibration at various distances to the surface defined as the base are used to determine the height of the surface relief of the measured object determines the distance from the base surface to the calibration point surface, in which the dependence of the light intensity on the image number is most similar to the dependence at the studied point of the measured object.

Недостатком известного способа является сложность практической реализации процедуры калибровки системы. Точность измерения напрямую зависит от точности калибровки измерителя, а для проведения калибровки системы, работающей известным способом, необходимо обеспечить высокоточный контроль перемещений плоской калибровочной поверхности. Погрешность измерения данным способом будет напрямую зависеть от погрешности перемещения плоской поверхности и отклонения геометрии этой плоской поверхности от идеальной плоскости. При измерении этим способом крупногабаритных объектов себестоимость калибровочной плоскости и инфраструктуры для ее перемещения будет превышать стоимость всей остальной измерительной базы системы, реализующей данный способ измерения.The disadvantage of this method is the complexity of the practical implementation of the calibration procedure of the system. The accuracy of the measurement directly depends on the accuracy of the calibration of the meter, and to carry out the calibration of a system operating in a known manner, it is necessary to provide high-precision control of the movements of the flat calibration surface. The measurement error by this method will directly depend on the error of the movement of the flat surface and the deviation of the geometry of this flat surface from the ideal plane. When measuring large objects in this way, the cost of the calibration plane and the infrastructure for moving it will exceed the cost of the rest of the measuring base of the system that implements this measurement method.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в упрощении процедуры калибровки измерителя и уменьшении стоимости измерителя, работающего таким способом.The essence of the claimed invention is expressed in the aggregate of essential features sufficient to achieve the proposed invention the technical result, which is expressed in simplifying the calibration procedure of the meter and reducing the cost of the meter working in this way.

Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым результатом.The claimed combination of essential features is in direct causal connection with the achieved result.

Новизна предложенного метода усматривается в том, что используют калибровочную мишень, которую размещают во многих точках пространства, определяют ее координаты в пространстве, находят функциональную зависимость координат мишени в пространстве от интенсивности зарегистрированного излучения и координат точек на зарегистрированных изображениях поверхности объекта и используют найденную функциональную зависимость для определения координат точек поверхности измеряемого объекта в пространстве.The novelty of the proposed method is seen in the fact that they use a calibration target, which is placed at many points in space, determine its coordinates in space, find the functional dependence of the coordinates of the target in space on the intensity of the detected radiation and the coordinates of the points on the recorded images of the object’s surface, and use the found functional dependence for determining the coordinates of the surface points of the measured object in space.

Сравнение заявленного способа с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно неизвестно из уровня техники.Comparison of the claimed method with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of "novelty", since it is unknown from the prior art.

Предложенный способ бесконтактного измерения линейных размеров трехмерных объектов является промышленно применимым существующими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, направленных на достижение указанного технического результата.The proposed method of non-contact measurement of the linear dimensions of three-dimensional objects is industrially applicable existing means and meets the criterion of "inventive step", because it does not explicitly follow from the prior art, while the latter does not reveal any transformations characterized by significant features distinctive from the prototype aimed at achieving the specified technical result.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.Thus, the proposed technical solution meets the established conditions of patentability of the invention.

Других технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.No other technical solutions of a similar purpose with similar essential features have been found by the applicant.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит источник оптического излучения 1, пространственный модулятор интенсивности 2, фоторегистратор 3, цифровой электронный блок 4, блок регистрации результатов 5 и измеряемый объект 6. Вход цифрового электронного блока 4 соединен с выходом фоторегистратора 3, а выход соединен с управляющим входом модулятора 2.Figure 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method. The device contains an optical radiation source 1, a spatial intensity modulator 2, a photorecorder 3, a digital electronic unit 4, a results recording unit 5 and a measured object 6. The input of the digital electronic unit 4 is connected to the output of the photorecorder 3, and the output is connected to the control input of the modulator 2.

На фиг.2 представлен результат бесконтактного измерения линейных размеров пропеллера бытового вентилятора предлагаемым способом.Figure 2 presents the result of non-contact measurement of the linear dimensions of the household fan propeller of the proposed method.

Перед проведением измерения контролируемого объекта выполняют калибровку калибровочной мишенью, на которую нанесены координатные метки. Калибровочная мишень размещается в пространстве. Декартовые координаты мишени определяются любым известным способом, например с помощью измерительной линейки. Интенсивность оптического излучения источника 1 модулируют пространственным модулятором света 2. Созданную таким образом структурируемую подсветку проецируют на координатные метки, расположенные на калибровочной мишени. Регистрируют изображение координатных меток фоторегистратором 3 и передают на вход электронного блока 4. Преобразуют сигнал с выхода фоторегистратора 3 электронным блоком 4 и записывают очередное изображение структурируемой подсветки во внутреннее запоминающее устройство. Одновременно в памяти электронного блока 4 записывают изображение структурированной подсветки, созданной пространственным модулятором 2. Перечисленную выше последовательность повторяют второй раз, но при этом по сигналу с выхода цифрового электронного блока 4 формируют модулятором 2 структурированную подсветку, соответствующую второй реализации. Число повторений вышеописанного цикла и количество реализации структурированных подсветок устанавливают в зависимости от требуемой и практически ничем не ограниченной точности определения линейных размеров контролируемого объекта. В результате во внутреннем запоминающем устройстве электронного блока 4 формируют набор изображений координатных меток, нанесенных на калибровочной мишени. Далее проводят серию аналогичных измерений для калибровочной мишени, при другом расположении координатных меток в пространстве с сохранением результатов в электронном блоке 4.Before carrying out the measurement of the controlled object, calibration is performed with a calibration target, on which coordinate marks are applied. The calibration target is placed in space. The Cartesian coordinates of the target are determined by any known method, for example, using a measuring ruler. The intensity of the optical radiation of the source 1 is modulated by a spatial light modulator 2. The structured illumination created in this way is projected onto the coordinate marks located on the calibration target. The image of coordinate labels is recorded by the photorecorder 3 and transmitted to the input of the electronic unit 4. The signal from the output of the photorecorder 3 is converted by the electronic unit 4 and the next image of the structured backlight is recorded in the internal memory. At the same time, the image of the structured backlight created by the spatial modulator 2 is recorded in the memory of the electronic unit 4. The above sequence is repeated a second time, but at the same time, the signal from the output of the digital electronic unit 4 forms a structured backlight corresponding to the second implementation by the modulator 2. The number of repetitions of the above cycle and the number of sales of structured highlights are set depending on the required and practically unlimited accuracy in determining the linear dimensions of the controlled object. As a result, a set of images of coordinate marks deposited on the calibration target is formed in the internal storage device of the electronic unit 4. Next, a series of similar measurements is carried out for the calibration target, with a different arrangement of coordinate marks in space with the results being stored in the electronic unit 4.

На основе полученных изображений калибровочной мишени строят функциональную зависимость 3 декартовых координат в пространстве от координат точки на изображениях объекта и зависимости интенсивности изображения в точке от номера изображения. Для построения этой зависимости используют любые известные методы оптимизации, например метод наименьших квадратов либо алгоритм на основе нейронных сетей.Based on the obtained images of the calibration target, a functional dependence of 3 Cartesian coordinates in space on the coordinates of the point on the images of the object and the dependence of the image intensity at the point on the image number are built. To build this dependence, any known optimization methods are used, for example, the least squares method or an algorithm based on neural networks.

Измерение контролируемого объекта осуществляют следующим образом. Источник оптического излучения 1, пространственный модулятор 2, фоторегистратор 3 располагаются в тех же положениях, что и при выполнении калибровки. Электронный блок 4 программируется таким образом, чтобы пространственный модулятор 2 формировал последовательность реализации структурированных подсветок точно такую же, какая формировалась при калибровке.The measurement of the controlled object is as follows. The optical radiation source 1, spatial modulator 2, photographic recorder 3 are located in the same positions as during calibration. The electronic unit 4 is programmed in such a way that the spatial modulator 2 forms the sequence of realization of structured backlights exactly the same as that formed during calibration.

Интенсивность оптического излучения источника 1 модулируют пространственным модулятором света 2. Созданную таким образом структурированную подсветку проецируют на поверхность контролируемого объекта 5, рельеф которой известным образом искажает изображение структурируемой подсветки. Регистрируют изображение контролируемого объекта 5 фоторегистратором 3 и передают на вход электронного блока 4. Преобразуют сигнал с выхода фоторегистратора 3 электронным блоком 4 и записывают очередное изображение структурируемой подсветки во внутреннее запоминающее устройство. Одновременно в памяти электронного блока 4 записывают изображение структурированной подсветки, созданной пространственным модулятором 2. Перечисленную выше последовательность повторяют второй раз, но при этом по сигналу с выхода цифрового электронного блока 4 формируют модулятором 2 структурированную подсветку, соответствующую второй реализации. Число повторений вышеописанного цикла и количество реализации структурированных подсветок устанавливают в зависимости от требуемой и практически ничем не ограниченной точности определения линейных размеров контролируемого объекта.The intensity of the optical radiation of the source 1 is modulated by a spatial light modulator 2. The structured illumination created in this way is projected onto the surface of the controlled object 5, the relief of which in a known manner distorts the image of the structured illumination. The image of the monitored object 5 is recorded by the photo recorder 3 and transmitted to the input of the electronic unit 4. The signal from the output of the photo recorder 3 is converted by the electronic unit 4 and the next image of the structured backlight is recorded in the internal storage device. At the same time, the image of the structured backlight created by the spatial modulator 2 is recorded in the memory of the electronic unit 4. The above sequence is repeated a second time, but at the same time, the signal from the output of the digital electronic unit 4 forms a structured backlight corresponding to the second implementation by the modulator 2. The number of repetitions of the above cycle and the number of sales of structured highlights are set depending on the required and practically unlimited accuracy in determining the linear dimensions of the controlled object.

После получения изображений контролируемого объекта для каждой точки на изображениях контролируемого объекта определяют три координаты этой точки в пространстве, используя функциональную зависимость координат в пространстве от координат точки на изображениях объекта и зависимости интенсивности изображения в точке от номера изображения, полученную в результате калибровки. Использование функции зависимости интенсивности освещения от номера изображения, устойчивой к ошибке определения интенсивности, обеспечивает устойчивость алгоритма измерения к определению поля координат контролируемого объекта.After obtaining images of the controlled object for each point on the images of the controlled object, three coordinates of this point in space are determined using the functional dependence of the coordinates in space on the coordinates of the points on the images of the object and the dependence of the image intensity at the point on the image number obtained as a result of calibration. Using the function of the dependence of the light intensity on the image number, which is resistant to the error in determining the intensity, ensures the stability of the measurement algorithm to determine the coordinate field of the controlled object.

Способ позволяет определять линейные размеры трехмерных объектов независимо от отражательных свойств поверхности и наличия глубоких впадин. В результате упрощается процедура калибровки измерителя и уменьшается стоимость измерителя, работающего таким способом. Более того, использование большого количества измерений калибровочных мишеней позволит повысить точность и достоверность измерения.The method allows to determine the linear dimensions of three-dimensional objects, regardless of the reflective properties of the surface and the presence of deep depressions. As a result, the calibration procedure of the meter is simplified and the cost of the meter working in this way is reduced. Moreover, the use of a large number of measurements of calibration targets will improve the accuracy and reliability of measurements.

Для экспериментального подтверждения работоспособности предлагаемого способа были проведены трехмерные бесконтактные измерения линейных размеров пропеллера бытового вентилятора. Результат представлен на фиг.2. В качестве функции зависимости интенсивности освещения от номера изображения была взята функция в виде одного периода синусоиды. Подобность зависимостей интенсивности от номера изображения при калибровке и при измерении объекта определяли с помощью начального сдвига фазы синусоиды. Калибровку проводили на основе двенадцати измерений калибровочной мишени, расположенной в различных точках в объеме 200×200×100 мм.For experimental confirmation of the operability of the proposed method, three-dimensional non-contact measurements of the linear dimensions of a household fan propeller were carried out. The result is presented in figure 2. As a function of the dependence of the illumination intensity on the image number, a function was taken in the form of a single sinusoid period. The similarity of the dependences of the intensity on the image number during calibration and measurement of the object was determined using the initial phase shift of the sinusoid. Calibration was carried out on the basis of twelve measurements of a calibration target located at various points in a volume of 200 × 200 × 100 mm.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет измерять линейные размеры трехмерных объектов любой сложности с высокой точностью, не зависящей от отражательных свойств поверхности.Thus, the use of the proposed method allows you to measure the linear dimensions of three-dimensional objects of any complexity with high accuracy, regardless of the reflective properties of the surface.

Способ можно с успехом использовать в технологических процессах создания объектов сложной формы (лопатки турбин и т.п.). Кроме того, способ можно использовать в различных приложениях компьютерной трехмерной графики.The method can be successfully used in the technological processes of creating objects of complex shape (turbine blades, etc.). In addition, the method can be used in various computer three-dimensional graphics applications.

Claims (1)

Способ бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов, заключающийся в многократном формировании на поверхности объекта зондирующей структурированной подсветки путем освещения поверхности объекта пучком оптического излучения, каждый раз с управлением пространственной модуляцией интенсивности пучка оптического излучения, последовательной регистрации изображений искаженной рельефом поверхности объекта структуры зондирующей подсветки, определении координат точки поверхности контролируемого объекта по динамике интенсивности зарегистрированного излучения и координатам точки на зарегистрированных изображениях поверхности объекта, отличающийся тем, что используют калибровочную мишень, которую размещают во многих точках пространства, определяют ее координаты в пространстве, находят функциональную зависимость координат мишени от интенсивности зарегистрированного излучения и координат точек на зарегистрированных изображениях поверхности объекта и используют найденную функциональную зависимость для определения координат точек поверхности измеряемого объекта в пространстве. A method of contactless control of the linear dimensions of three-dimensional objects, which consists in repeatedly generating a probing structured illumination on the object’s surface by illuminating the object’s surface with an optical radiation beam, each time controlling the spatial modulation of the intensity of the optical radiation beam, sequentially registering images of the structure of the probe illumination distorted by the surface relief, determining coordinates points of the surface of the controlled object in dynamics and the intensity of the detected radiation and the coordinates of the points on the recorded images of the surface of the object, characterized in that they use a calibration target, which is placed at many points in space, determine its coordinates in space, find the functional dependence of the coordinates of the target on the intensity of the detected radiation and the coordinates of the points on the recorded images of the surface of the object and use the found functional dependence to determine the coordinates of surface points measured object in space.
RU2009134025/28A 2009-09-10 2009-09-10 Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects RU2433372C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134025/28A RU2433372C2 (en) 2009-09-10 2009-09-10 Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134025/28A RU2433372C2 (en) 2009-09-10 2009-09-10 Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009134025A RU2009134025A (en) 2011-03-20
RU2433372C2 true RU2433372C2 (en) 2011-11-10

Family

ID=44053396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009134025/28A RU2433372C2 (en) 2009-09-10 2009-09-10 Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2433372C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009134025A (en) 2011-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107430772B (en) Motion measurement system for a machine and method for operating a motion measurement system
EP3783304B1 (en) Calibration of a triangulation sensor
JP6072814B2 (en) 3D oral measurement using optical multiline method
Song et al. An accurate and robust strip-edge-based structured light means for shiny surface micromeasurement in 3-D
CN105960569B (en) The method of three-dimension object is checked using two dimensional image processing
US9295532B2 (en) 3D intraoral measurements using optical multiline method
CN111536904A (en) Three-dimensional measurement method and system based on structural illumination and storage medium
JP2012521005A (en) Optical gauge and three-dimensional surface profile measuring method
JP2009139268A (en) Tire wheel tread measurement apparatus
KR960038659A (en) Method and system for describing surface contour of object using large equivalent wavelength
JP2011117917A (en) Localization method of speckle and localization system therefor
CN104833311A (en) Image sequence and evaluation method and system for structured illumination microscopy
Jecić et al. The assessment of structured light and laser scanning methods in 3D shape measurements
JP2008145139A (en) Shape measuring device
RU2439489C1 (en) Contactless measurement of 3d object geometry
RU2148793C1 (en) Process measuring form and spatial position of surface of object
RU2334195C2 (en) Method of contactless measurement of three-dimensional object linear dimensions
RU2433372C2 (en) Method for contactless measurement of linear dimensions of three-dimensional objects
TWI428568B (en) Distance measurement method and system, and processing software thereof
US11948293B2 (en) Method and arrangement for determining a position of an object
Lin et al. An automatic evaluation method for the surface profile of a microlens array using an optical interferometric microscope
US11454493B2 (en) Method and arrangement for determining a position and/or an alignment of a movable object of an arrangement of objects
RU2772088C1 (en) Method for non-contact measurement of linear dimensions of rotating three-dimensional objects
CN115727784A (en) High-reflectivity workpiece three-dimensional point cloud obtaining method based on self-adaptive stripes
RU2199716C2 (en) Method for controlling linear dimensions of spatial objects

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20130524

QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20171019