一种简捷的高精度二维轮廓测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子信息技术领域，尤其是涉及一种简捷的高精度二维轮廓测量方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，对于乳件的尺寸测量通常采用光切法。然而，这种测量方法测得数值的偏差 与CCD(Charge-C〇upled Device)阵列检测器的偏移量有关，所以实际测量精度并不高，不 能满足检测要求。此外，该测量方法的实时性欠佳，光源扫描频率较低，大体为20次/秒，所 以对运动速度较高的待测物体的截面评估效果十分不理想。由此可见，如何研究出一种简 捷的高精度二维轮廓测量方法，具有更高的测量精度和实时性，是目前本领域技术人员亟 待解决的问题。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了一种具有良好实时性的简捷的高精度二维轮廓 测量方法。
[0004] 本发明一种简捷的高精度二维轮廓测量方法，包括以下步骤：
[0005] 1)先建立一个三维坐标系，将待测物置于三维坐标系的X轴向，在YZ平面内设置一 个点光源，所述点光源可以扫描出具有一定宽度的平行光；
[0006] 2)所述点光源垂直于XZ平面发射光线，所述点光源发射的光线与所述待测物体相 交则该交点为一个亮点，最终所述点光源发射的光线与所述待测物相交，并在YZ面中形成 一条光轮廓曲线；
[0007] 3)通过面阵摄像机对所述光轮廓曲线成像，所述面阵摄像机的光轴在XY平面中且 经过三维坐标系的原点B，所述光轴与YZ平面呈Θ角；
[0008] 4)所述面阵摄像机接收Y轴方向与Z轴方向所述光轮廓曲线的光信号，经过映射变 换得出某一时刻的待测物轮廓尺寸数据，所述映射变换与所述面阵摄像机的光心距离所述 原点B的距离L无关。
[0009]进一步地，所述映射转换具体为ι = Κ · ai
[0010] 其中
为所述待测物体与所述点光源发射光线的交点A'与 所述原点B之间的距离;ai为物点A'在所述面阵摄像机中的像斑端点到所述面阵摄像机成 像原点E的距离，f为所述面阵摄像机的焦距;U为所述面阵摄像机的像距。
[0011] 进一步地，所述Θ角为锐角。
[0012] 进一步地，所述点光源需要安装电子控制装置，通过所述电子控制装置将所述点 光源扫描成具有一定宽度的平行光。
[0013] 进一步地，所述待测物体可以处于静止状态，也可以处于运动状态。
[0014] 本发明一种简捷的高精度二维轮廓测量方法，与现有技术相比具有以下优点：
[0015] 第一，该简捷的高精度二维轮廓测量方法中无需考虑所述面阵摄像机的光心与测 量用的三维坐标系原点B之间距离L的大小对测量结果的影响，即有效消除了这一因素所引 起的测量误差，使测量结果变得更加精准;此外，该方法采用所述点光源发射的光线与所述 待测物相交，并在YZ面中形成一条光轮廓曲线，通过所述面阵摄像机对所述光轮廓曲线成 像，由于所述点光源可以扫描出具有一定宽度的平行光，便于捕捉进入所述光线范围内的 待测物体，这与传统光切法中需要转动或摆动点光源不同，不存在因扫描频率低而无法及 时捕捉到待测物的问题，所以该方法具有良好的实时测量功能。
[0016] 第二，该简捷的高精度二维轮廓测量方法中的映射变换关系十分简单，便于计算； 因测量结果不存在所述面阵摄像机的光心与所述原点B之间距离L大小的影响，且物点与原 点B之间的距离y与像斑点与成像原点E之间的距离a呈线性关系，所以使用该映射变换使测 量更为简洁，精度更高，测量频率也大大提高。
[0017] 第三，该简捷的高精度二维轮廓测量方法中所述Θ角为锐角。之所以这样设计是为 了便于将待测物利用所述面阵摄像机成像于更合适的位置，从而为计算测量数据提供便 利。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明中XY平面内物点成像分析示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描 述。
[0020] -种简捷的高精度二维轮廓测量方法，包括以下步骤：
[0021] 1)先建立一个三维坐标系，将待测物置于三维坐标系的X轴向，在YZ平面内设置一 个点光源，所述点光源可以扫描出具有一定宽度的平行光。
[0022] 2)所述点光源垂直于XZ平面发射光线，所述点光源发射的光线与所述待测物体相 交则该交点为一个亮点，最终所述点光源发射的光线与所述待测物相交，并在YZ面中形成 一条光轮廓曲线。
[0023] 3)通过面阵摄像机对所述光轮廓曲线成像，所述面阵摄像机的光轴在XY平面中且 经过三维坐标系的原点B，所述光轴与YZ平面呈Θ角。
[0024] 4)所述面阵摄像机接收Y轴方向与Z轴方向所述光轮廓曲线的光信号，经过映射变 换得出某一时刻的待测物轮廓尺寸数据，所述映射变换与所述面阵摄像机的光心距离所述 原点B的距离L无关。
[0025]该方法中无需考虑所述面阵摄像机的光心与测量用的三维坐标系原点B之间距离 L的大小对测量结果的影响，即有效消除了这一因素所引起的测量误差，使测量结果变得更 加精准。此外，该方法采用所述点光源发射的光线与所述待测物相交，并在YZ面中形成一条 光轮廓曲线，通过所述面阵摄像机对所述光轮廓曲线成像。由于所述点光源可以扫描出具 有一定宽度的平行光，便于捕捉进入所述光线范围内的待测物体。这与传统光切法中需要 转动或摆动点光源不同，不存在因扫描频率低而无法及时捕捉到待测物的问题，所以该方 法具有良好的实时测量功能。
[0026] 为了便于将待测物利用所述面阵摄像机成像于较佳的位置，同时为计算测量数据 提供便利，所以将所述Θ角设为锐角。
[0027] 为了实现所述点光源转化为能够发射具有一定宽度的平行光光源，所以在所述点 光源需要安装电子控制装置，通过所述电子控制装置将所述点光源扫描成具有一定宽度的 平行光。
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