内腔结构原位三维测量系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112393693A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202011210828.1(22)申请日2020.11.03(71)申请人上海科技大学地址201210上海市浦东新区华夏中路393号(72)发明人王樾之谢广平翟梓融(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人徐秋平(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)G02B27/30(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称内腔结构原位三维测量系统及方法(57)摘要本发明提供一种内腔结构原位三维测量系统及方法，所述内腔结构原位三维测量系统包括：准直激光光源发射装置，用于发射平行的激光光束；环形光产生装置，用于根据所述激光光束产生沿光轴等间隔分布的多路平行环形光，以在待检测的内腔结构中同时产生多个内轮廓光学截面；成像装置，用于对所述内轮廓光学截面进行成像，以实现对所述待检测的内腔结构进行三维测量。本发明实现了对内腔结构多个轮廓截面的同时扫描与测量，解决了常规三维扫描设备的实现原位测量的困难、可达性、对环境振动敏感、测量效率低等问题。CN112393693ACN112393693A权利要求书1/2页1.一种内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述内腔结构原位三维测量系统包括：准直激光光源发射装置，用于发射平行的激光光束；环形光产生装置，用于根据所述激光光束产生沿光轴等间隔分布的多路平行环形光，以在待检测的内腔结构中同时产生多个内轮廓光学截面；成像装置，用于对所述内轮廓光学截面进行成像，以实现对所述待检测的内腔结构进行三维测量。2.根据权利要求1所述的内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述环形光产生装置包括：锥面反射镜，用于将所述激光光束转换为单环的环形光源；环形光栅，用于对所述单环的环形光源进行衍射分光，产生等光强输出的多环的环形光源；环形透镜，用于对所述多环的环形光源进行准直，产生所述多路平行环形光。3.根据权利要求2所述的内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述环形透镜包括环透镜阵列和环柱透镜的至少一种；所述环透镜阵列是指于管状结构上进行开孔，于所开的孔中设置透镜。4.根据权利要求1所述的内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述准直激光光源发射装置包括：激光发射器，用于发射激光光束；扩束器，用于对所述激光光束进行光束发散，以扩大所述激光光束的直径。5.根据权利要求1所述的内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述成像装置为CCD成像系统；所述CCD成像系统用于对多个所述内轮廓光学截面进行成像。6.根据权利要求1所述的内腔结构原位三维测量系统，其特征在于，所述内腔结构原位三维测量系统还包括：图像分析装置，与所述成像装置连接，用于对所述内轮廓光学截面成像后的图像进行尺寸测量与缺陷分析。7.一种内腔结构原位三维测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3任一项所述的内腔结构原位三维测量系统；所述内腔结构原位三维测量方法包括：发射平行的激光光束；根据所述激光光束产生沿光轴等间隔分布的多路平行环形光，以在待检测的内腔结构中同时产生多个内轮廓光学截面；对所述内轮廓光学截面进行成像，以实现对所述待检测的内腔结构进行三维测量。8.根据权利要求7所述的内腔结构原位三维测量方法，其特征在于，在对所述内轮廓光学截面进行成像的步骤之后，所述内腔结构原位三维测量方法还包括：对所述内轮廓光学截面成像后的图像进行尺寸测量与缺陷分析。9.根据权利要求8所述的内腔结构原位三维测量方法，其特征在于，所述对所述内轮廓光学截面成像后的图像进行尺寸测量与缺陷分析的步骤包括：对所述内轮廓光学截面成像后的图像进行轮廓提取；根据预设的步长，对轮廓提取的每一幅图像进行3D重构，以将多个环在同一轴上形成2CN112393693A权利要求书2/2页拼合的环轮廓；对所述拼合的环轮廓进行轮廓分析，生成分析结果。10.根据权利要求9所述的内腔结构原位三维测量方法，其特征在于，所述对所述拼合的环轮廓进行轮廓分析，生成分析结果的步骤包括：检测每个环的不连续性，以检测所述待检测的内腔结构中的裂纹、防腐涂层脱落缺陷；计算所述待检测的内腔结构的几何尺寸；根据所述拼合的环轮廓的像素点云数据，计算所述待检测的内腔结构的轮廓内截面积。3CN112393693A说明书1/7页内腔结构原位三维测量系统及方法技术领域[0001]本发明属于光学测量的技术领域，涉及一种内腔结构的测量方法，特别是涉及一种内腔结构原位三维测量系统及方法。背景技术[0002]目前，各种内腔结构的缺陷检测多种多样。燃气管道、地下污水管道、各种服役设备、如水电、燃气轮机、航空发动机、火炮膛线等所包含的大量类似的内腔结构的疲劳损