一种测量物体形状的设备和测量方法与流程

本发明涉及测量技术领域，更具体的涉及一种测量物体距离、形状和速度的设备和测量方法。

背景技术：

目前市面上测量物体的形状的设备大概有这么几种，一种是三坐标测量仪，这种设备利用探测头移动与被测物体进行接触，然后得到各个测量点的坐标，组成被测物体的轮廓的点云，而得到被测物体的形状，这种测量方法最为精确，但是由于探测头依靠移动平台进行移动，但是移动平台移动的速度受限，所以测量速度较慢，且三坐标测量仪成本较高。

另外一种是利用光源打在被测物体上，形成光点，然后再用专门的探测设备，探测光点的坐标，测量足够多光点的位置以后，可以得到被测物体表面轮廓的点云，从而得到产品的外形。这种方式比，移动光点的速度比移动探测头快很多，但是一次只能测量被测物体上的一个点的坐标，所以速度还是不够快，因此有必要予以改进。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种测量物体形状的设备和测量方法，能够快速测量物体的形状。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量物体形状的设备，包括光源、第一光交叉开关、传感器和处理单元，所述光源发出的探测光在所述第一光交叉开关内进行标定，经过标定的探测光照射在被测物体表面，反射后被所述传感器接收，然后再进入所述处理单元。使用时，我们利用探测光发出和接收到的时间差来判断光点距离光源的距离，再根据光源的坐标和探测光发出的角度，计算出光点的坐标，通过探测光照射被测物体上多个位置，计算得到光点的坐标，我们可以得到被测物体的形状。利用光交叉开光，对发出的光进行标定，我们可以确保收到的光是哪一个位置的，利用合格装测量物体的形状，测量的速度大大提升，同时只要时钟的准确性够高，我们的测量精度也可以保证。

上述技术方案中，优选的，所述光源有一个，所述光源发出一束探测光到所述第一光交叉开关，被所述第一光交叉开关分成多束。这种方式，一个光源可以对同时发出多束探测光，同时测量被测物体上的多个点的位置，测量的速度大大提升。

上述技术方案中，优选的，照在被测物体上反射的探测光被所述传感器接收后，被所述第二关交叉开关合成一路传递给所述处理单元。

上述技术方案中，优选的，所述光源发出的探测光由光纤传递到所述第一光交叉开关。

上述技术方案中，优选的，所述光源为脉冲光源。

一种测量物体形状的方法，包括如下步骤：

1）所述光源发出探测光l0，同时系统记录下探测光的发出时间t0；

2）探测光输送到所述第一光交叉开关输入端，由所述第一光交叉开关分成多路光，同时所述第一光交叉开关对每路结构光经过标定后照射到被测物体上，标定后每束探测光分别定义为（l1、l2……ln）;

3）探测光在被测物体上形成光点点阵，被测物体上的反射光由所述传感器接收，再进入所述第二光交叉开关，将多路的探测光合并到同一路中，再进入到所述处理单元，所述处理单元分别测量得到每束探测光到达的时间（t1、t2……tn），这样我们可以计算每个被测物体上每个光点到探测仪的距离，同时根据探测光发出的位置，得出每个光点的坐标，再通过每个光点的坐标得到产品的外形轮廓。

本发明的有益效果是：使用时，我们利用探测光发出和接收到的时间差来判断光点距离光源的距离，再根据光源的坐标和探测光发出的角度，计算出光点的坐标，通过探测光照射被测物体上多个位置，计算得到光点的坐标，我们可以得到被测物体的形状。利用光交叉开光，对发出的光进行标定，我们可以确保收到的光是哪一个位置的，利用合格装测量物体的形状，测量的速度大大提升，同时只要时钟的准确性够高，我们的测量精度也可以保证。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2为一种适用于本发明的光交叉开关的示意图。

图3为另一种适用于本发明的光交叉开关的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

参见图1，一种测量物体形状的设备，包括脉冲光源1、第一光交叉开关2、第二光交叉开关3、传感器4和处理单元5。

所述脉冲光源1发出一束探测光，由光纤传递到所述第一光交叉开关2的输入口，被所述第一光交叉开关2分成多束，同时在所述第一光交叉开关2内对每束探测光进行标定，经过标定的探测光照射在被测物体6表面，反射后被所述传感器4接收，照在被测物体6上反射的探测光被所述传感器4接收后，被所述第二关交叉开关3合成一路传递给所述处理单元5。

使用时，我们利用探测光发出和接收到的时间差来判断光点距离光源的距离，再根据光源的坐标和探测光发出的角度，计算出光点的坐标，通过探测光照射被测物体上多个位置，计算得到光点的坐标，我们可以得到被测物体的形状。利用光交叉开光，对发出的光进行标定，我们可以确保收到的光是哪一个位置的，利用合格装测量物体的形状，测量的速度大大提升，同时只要时钟的准确性够高，我们的测量精度也可以保证。

使用时，我们利用光交叉开光，可以对同时发出多束探测光，测量的速度大大提升，同时只要时钟的准确性够高，我们的测量精度也可以保证。

照在被测物体上反射的探测光被所述传感器接收后，被所述第二关交叉开关合成一路传递给所述处理单元。

参见图2和图3，本发明中采用的光交叉开关形式可以有多种，如图2所示的mems转镜开关和图3所示的lc光开关，或者其他任何一种光交叉开关。

一种测量物体形状的方法，包括如下步骤：

1）所述光源发出探测光l0，同时系统记录下探测光的发出时间t0；

2）探测光输送到所述第一光交叉开关输入端，由所述第一光交叉开关分成多路光，同时所述第一光交叉开关对每路结构光经过标定后照射到被测物体上，标定后每束探测光分别定义为（l1、l2……ln）;

3）探测光在被测物体上形成光点点阵，被测物体上的反射光由所述传感器接收，再进入所述第二光交叉开关，将多路的探测光合并到同一路中，再进入到所述处理单元，所述处理单元分别测量得到每束探测光到达的时间（t1、t2……tn），这样我们可以计算每个被测物体上每个光点到探测仪的距离，同时根据探测光发出的位置，得出每个光点的坐标，再通过每个光点的坐标得到产品的外形轮廓。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种测量物体形状的设备，包括光源、第一光交叉开关、传感器和处理单元，所述光源发出的探测光在所述第一光交叉开关内进行标定，经过标定的探测光照射在被测物体表面，反射后被所述传感器接收，然后再进入所述处理单元。使用时，我们利用探测光发出和接收到的时间差来判断光点距离光源的距离，再根据光源的坐标和探测光发出的角度，计算出光点的坐标，通过探测光照射被测物体上多个位置，计算得到光点的坐标，我们可以得到被测物体的形状。利用光交叉开光，对发出的光进行标定，我们可以确保收到的光是哪一个位置的，利用合格装测量物体的形状，测量的速度大大提升，同时只要时钟的准确性够高，我们的测量精度也可以保证。

技术研发人员：孙志军
受保护的技术使用者：孙志军
技术研发日：2018.12.19
技术公布日：2019.03.08