專利名稱：三維激光掃描在線檢測輪廓儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三維激光掃描在線檢測輪廓儀，用于造紙領(lǐng)域、汽車制造、路 面檢測、半導(dǎo)體和芯片生產(chǎn)、食品行業(yè)和機械精加工等生產(chǎn)的檢測。
技術(shù)背景在自動化領(lǐng)域中，檢測作為重要的組成部分，其測量手段就是儀器儀表，但在現(xiàn)有 的自動化領(lǐng)域中采用離線檢測，離線檢測方法只能將產(chǎn)品區(qū)分為合格品和廢品，起到產(chǎn)品 驗收和廢品剔除的作用，但不能把不合格品清除，且測試時間長，效率低，不能及時有效地 進(jìn)行質(zhì)量控制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服以上的不足，提供一種能實現(xiàn)產(chǎn)品的三維模型檢 查，保證產(chǎn)品質(zhì)量，且測試時間短，提高生產(chǎn)效率的三維激光掃描在線檢測輪廓儀。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種三維激光掃描在線檢測輪廓 儀，包括殼體，殼體為空心結(jié)構(gòu)，在殼體內(nèi)部設(shè)有圖像采集裝置和圖像處理裝置，圖像采集 裝置和圖像處理裝置之間通過線路相連接，且圖像采集裝置和圖像處理裝置通過線路共同 連接有供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)置于殼體外部，供電系統(tǒng)通過線路還連接有控制子系統(tǒng)。本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述圖像采集裝置包括攝像機和結(jié)構(gòu)激光器，圖 像處理裝置包括圖像濾波器、圖像分割器和光條中心提取，控制子系統(tǒng)包括外觸發(fā)控制器 和編碼器。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點在線檢測輪廓儀將光學(xué)、機械和電子 技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，不僅掃描速度快，整個系統(tǒng)每秒鐘能夠數(shù)字化上萬個均勻、細(xì)密的輪廓點， 且能夠快速、準(zhǔn)確、詳細(xì)地測量整個物體的三維數(shù)據(jù)，充分滿足各類立體測量的需求，保證 了產(chǎn)品質(zhì)量，且測試時間短，提高了生產(chǎn)效率。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號1_殼體、2-圖像采集裝置、3-圖像處理裝置、4-供電系統(tǒng)、5-控制子系 統(tǒng)、6-攝像機、7-結(jié)構(gòu)激光器、8-圖像濾波器、9-圖像分割器、10-光條中心提取、11-外觸 發(fā)控制器、12-編碼器。
具體實施方式
為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步 詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限定。如圖1示出了本實用新型三維激光掃描在線檢測輪廓儀的一種具體實施方式
，包 括殼體1，殼體1為空心結(jié)構(gòu)，殼體1內(nèi)部設(shè)有圖像采集裝置2和圖像處理裝置3，圖像采集裝置2和圖像處理裝置3之間通過線路相連接，且所述圖像采集裝置2和圖像處理裝置 3通過線路共同連接有供電系統(tǒng)4，供電系統(tǒng)4置于殼體1外部，供電系統(tǒng)4通過線路還連 接有控制子系統(tǒng)5，圖像采集裝置2包括攝像機6和結(jié)構(gòu)激光器7，攝像機6和結(jié)構(gòu)激光器 7之間通過線路相連接，圖像處理裝置3包括圖像濾波器8、圖像分割器9和光條中心提取 10，控制子系統(tǒng)5包括外觸發(fā)控制器11和編碼器12。在殼體1中設(shè)有圖像采集裝置2，圖 像采集裝置2用來將激光投射到被測物體上，經(jīng)攝像機6采集后，將圖像通過以太網(wǎng)傳送 到圖像處理裝置3，圖像處理裝置3將圖像采集裝置2發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過圖像處理算法 進(jìn)行預(yù)處理，突出光條中心特征，得到被測物體的二維尺寸，并結(jié)合外部控制子系統(tǒng)5提供 的被測物體位移尺寸，從而確定被測物體的三維輪廓尺寸，圖像采集裝置2、圖像處理裝置 3和控制子系統(tǒng)5均共同連接供電系統(tǒng)4，供電系統(tǒng)4置于所述殼體1外部，圖像采集裝置 2包括結(jié)構(gòu)激光器7、CCD相機或CMOS攝像機6，結(jié)構(gòu)激光器2出特定波長的激光條投射到 被測物體表面，通過CCD相機或CMOS攝像機6跟隨物體表面變化的光條成像在相機內(nèi)部， 并通過以太網(wǎng)將CXD相機或CMOS攝像機6圖像信息傳送到外部的工業(yè)用計算機中進(jìn)行處 理，圖像處理裝置包括圖像濾波器8、圖像分割器9和光條中心提取10，圖像濾波器8用于 將圖像采集裝置8所采集的圖像中的各種噪聲進(jìn)行濾波處理，減弱噪音，增強對比度，圖像 分割將反映被測物體表面輪廓的高亮度的光條與其他信息區(qū)別出來，光條中心提取是在像 素或亞像素級別上找到激光光條的中心，控制子系統(tǒng)包括外觸發(fā)控制器11和編碼器12，外 觸發(fā)控制器11在被測物體到達(dá)所述三維激光掃描在線檢測輪廓儀的工作區(qū)域時，發(fā)出觸 發(fā)信號，通知三維激光掃描在線檢測輪廓儀開始工作，并利用編碼器12將被測物體位移的 信號傳送到外部的工業(yè)用計算機進(jìn)行處理，所述圖像處理子裝置為嵌入式DSP陣列數(shù)據(jù)處 理，這樣通過將結(jié)構(gòu)激光器作為測量光源，發(fā)出低亮度激光照射到被測物體上，使物體產(chǎn)生 發(fā)光輪廓，通過CCD相機或CMOS攝像機，從不同視點捕捉物體輪廓進(jìn)行采集，并將采集后的 數(shù)據(jù)傳送給圖像處理裝置，進(jìn)行圖像濾波、圖像分割和光條中心提取，結(jié)合控制子系統(tǒng)，控 制CCD相機或CMOS相機進(jìn)行圖像的采集，并獲得被測物體的位移信號，從而計算整個被測 物表面的三維輪廓，三維激光掃描在線輪廓儀在汽車制造，半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)，木材加工，造 紙行業(yè)，機器人制造，航天航空行業(yè)，高速火車，食品行業(yè)，機械精加工等得到廣泛的應(yīng)用， 在汽車制造方面主要用于測定零部件是否合格、模具、工藝是否標(biāo)準(zhǔn)等；在路面檢測時，可 以測定公路路面、機場跑道裂縫寬度、深度、路面平整度等，為及時檢修提供科學(xué)依據(jù)；在半 導(dǎo)體、芯片生產(chǎn)時，用來檢測產(chǎn)品形狀是否合格；在食品行業(yè)，主要檢測食品是否合格；在 造紙領(lǐng)域，用來測定木片的形狀、含水量、色差等，且使用三維激光掃描在線檢測輪廓儀測 量寬度在0. 75 1. 5mm，分辨率達(dá)到每個測量截面700 1400或1024-2048點，最大測量 截面為2048個點，測量深度分辨率為0. 015 1. 2mm,測量速度達(dá)到每秒3500 5000個截 面。激光作為測量光源，發(fā)出的光經(jīng)過第一透鏡后變成光條，投射在被測物體表面上，同時 光條通過第二透鏡成像在CXD相機上，當(dāng)被測物體的縱向高度發(fā)生改變時，光條在CXD相機 中的位置也相應(yīng)的發(fā)生變化，并且成像位置和高度具有唯一的對應(yīng)關(guān)系，通過幾何光學(xué)的 計算方法就可以求出被測物體的高度，通過被測物體和激光水平方向的相對運動，就可以 得到被測物體的三維輪廓數(shù)據(jù)，這種三維激光掃描在線檢測輪廓儀具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方 便、非接觸測量的特點，是一種高效、高精度的在線檢測儀器，且在線檢測輪廓儀將光學(xué)、機 械和電子技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，不僅掃描速度快，整個系統(tǒng)每秒鐘能夠數(shù)字化上萬個均勻、細(xì)密的輪廓點，且能夠快速、準(zhǔn)確、詳細(xì)地測量整個物體的三維數(shù)據(jù)，充分滿足各類立體測量的需 求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，且測試時間短，提高了生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求一種三維激光掃描在線檢測輪廓儀，包括殼體(1)，所述殼體(1)為空心結(jié)構(gòu)，其特征在于所述殼體(1)內(nèi)部設(shè)有圖像采集裝置(2)和圖像處理裝置(3)，所述圖像采集裝置(2)和所述圖像處理裝置(3)之間通過線路相連接，且所述圖像采集裝置(2)和所述圖像處理裝置(3)通過線路共同連接有供電系統(tǒng)(4)，所述供電系統(tǒng)(4)置于所述殼體(1)外部，所述供電系統(tǒng)(4)通過線路還連接有控制子系統(tǒng)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維激光掃描在線檢測輪廓儀，其特征在于所述圖像采 集裝置(2)包括攝像機(6)和結(jié)構(gòu)激光器(7)，所述圖像處理裝置(3)包括圖像濾波器(8)、 圖像分割器(9)和光條中心提取(10)，所述控制子系統(tǒng)(5)包括外觸發(fā)控制器(11)和編碼 器(12)。
專利摘要本實用新型涉及一種三維激光掃描在線檢測輪廓儀，包括殼體，殼體為空心結(jié)構(gòu)，在殼體內(nèi)部設(shè)有圖像采集裝置和圖像處理裝置，圖像采集裝置和圖像處理裝置之間通過線路相連接，且圖像采集裝置和圖像處理裝置通過線路共同連接有供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)置于殼體外部，供電系統(tǒng)通過線路還連接有控制子系統(tǒng)。本實用新型具有實現(xiàn)產(chǎn)品的三維模型檢查，保證產(chǎn)品質(zhì)量，且測試時間短，提高生產(chǎn)效率的優(yōu)點。
文檔編號G01B11/24GK201697615SQ20102024098
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者丁峰, 劉混海, 周峰, 李志杰, 李漢琪, 杜偉 申請人:南通北極光自動控制技術(shù)有限公司