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专利号: 2017109113386
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种阴影莫尔装置几何结构参数标定用结构,其特征在于,由点光源(1)、主摄像机CCD(1)、辅助摄像机CCD(2)、测量光栅(6)和电动位移台(5)组成,测量光栅(6)水平设置于主摄像机CCD(1)的正下方,点光源(1)和辅助摄像机CCD(2)分别设置于主摄像机CCD(1)的两侧,电动位移台(5)上设置有被测物,所述点光源(1)为单色的,其斜向照射测量光栅(6),为被测物表面投射变形光栅,主摄像机CCD(1)透过测量光栅(6)观测时,测量光栅与变形光栅交叠作用产生莫尔条纹图,主摄像机CCD(1)与辅助摄像机CCD(2)形成了立体视觉测量系统,世界坐标系建立在CCD(1)的光学中心。

2.根据权利要求1所述结构的标定方法,其特征在于,首先对摄像机标定,建立摄像机的内参和外参,并在光栅面投射数目大于(3)的标记点,然后运用立体视觉系统对标记点的左边进行测量,进而拟合出光栅平面,此时运用几何原理可得到CCD1的光学中心与光栅面间的距离,即参数h;

保证点光源能绕CCD(1)的光学中心旋转,控制点光源(1)逆时针旋转90度,使其进入双目立体视觉测量系统视场,然后以点光源(1)为特征点,测量其世界坐标,其纵坐标即为参数d。

3.根据权利要求1所述结构的失调误差消除方法,其特征在于,具体步骤是:第一步:搭建测量结构,进行参数标定后,将测量物体置于测量空间,运用电动位移台(4)以小单位移动测量光栅(6)获得数帧相移条纹图;

第二步:通过对条纹图进行处理,以确定光栅移动量,进而获得初始估计相移;

第三步:根据拍摄的条纹图计算相位,并运用去包裹方法对上面提取的测量相位进行相位展开,进而获得初始估计测量高度;

第四步:更新相移进而更新测量高度。

4.根据权利要求3所述的失调误差消除方法,其特征在于,所述第四步的具体方法是:

测量时,将工件置于测量空间,开启光源照射测量光栅,在物体表面产生莫尔条纹图,然后控制光栅相对初始位置,垂直光栅面移动两次,并使用摄像机摄取并存储该光场变化,便得到了用于解调物体表面形貌的相移条纹图表达式如下:假设a(x,y)为背景,b(x,y)为调制项,φ(x,y)为相位,δ为相移,n为时域条纹序号,则摄取的条纹图光强分别可表述为:In(x,y)=A(x,y)+B(x,y)cos[φ(x,y)+nδ(x,y)],(n=0,1,2)    (1)为了表述清晰,下面的推导过程省略坐标项(x,y),根据上式,本专利提出的相位解调方法为:首先应用运用条纹互减去除背景项,得到的新条纹表述为:进一步对新条纹进行加、减运算得:

保证摄取的条纹图中条纹数目大于1,忽略相移中非线性关系,可得近似相移δe,并用其代替相移δ得:上式中 进而确定光栅移动量为:

e

Δh=phδ/2πd      (5)

同时使用δe估计相位(去包裹)和测量高度为:

综上相移更新为:

将更新的相移代入公式(5)、(6),如此迭代,直到满足q q-1

max(|z-z |)<ε      (8)

式中q代表了迭代次数,ε为预设的精度,最后获得高精度结果。