轮廓测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101936716A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101936716A(43)申请公布日2011.01.05(21)申请号201010130540.3(22)申请日2010.03.23(71)申请人上海复蝶智能科技有限公司地址200437上海市杨浦区邯郸路100号61栋129室(72)发明人徐亦新李强盛鹏张栋黄豪(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人薛琦朱水平(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G01B11/25(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称轮廓测量方法(57)摘要本发明公开了一种轮廓测量方法，其包括：S1、相机标定；S2、对条纹Mi分别进行相位-高度标定；S3、将M1投影在被测物上，根据相位-高度标定求得各观测点的高度坐标，再根据相机标定求得该各观测点的三维坐标；S4、利用前一步较宽频条纹的测量结果辅助下一步较窄频条纹解包裹获取相位，再利用标定数据，完成一次更为精确的测量；S5、循环执行步骤S4，直至对被测物的轮廓测量达到预定的精度。本发明能够对复杂外形被测物表面轮廓进行大范围且高精度的测量。CN109367ACN101936716A权利要求书1/1页1.一种轮廓测量方法，其特征在于，该方法采用一测量装置，该测量装置包括一相机以及一投影单元，该方法包括：S1、进行该相机的标定；S2、利用该投影单元生成正弦条纹Mi，i＝1～n，n为大于1的正整数，该些条纹的频2(n-1)率F(Mi)满足F(M1)＝1/2F(M2)＝1/2F(M3)＝...＝1/2F(Mn)，利用校正板对该些条纹Mi分别进行相位-高度标定；S3、将M1投影在被测物上，移动该测量装置使该相机FOV覆盖的被测物表面上各点到该测量装置的距离均在M1的测量范围内，获取由该相机观测到的各观测点的相位并对其解包裹，根据相位-高度标定由经过解包裹的该各观测点相位求得该各观测点的高度坐标，再根据相机标定求得该各观测点的三维坐标；S4、移动该测量装置使被测物的至少部分表面进入Mk的测量范围，此处取k＝2，然后将Mk-1投影在被测物上，获得该部分表面对应的各观测点的三维坐标并模拟出轮廓曲面，获取Mk的每个相位投影面与该轮廓曲面的各交点对应的各观测点的相位并对其解包裹，根据相位-高度标定由经过解包裹的该各观测点相位求得该各观测点的高度坐标，再根据相机标定获得该各观测点的三维坐标，而后将k的取值增加1；S5、循环执行步骤S4，直至对被测物的轮廓测量达到预定的精度。2.如权利要求1所述的轮廓测量方法，其特征在于，该相位-高度标定过程包括以下步骤：S11、将Mi投影于校正板上，移动该测量装置分别至一第一位置、一第二位置及一第三位置，在该三个位置处分别获取同一观测点的相位其中该三个位置均在Mi的测量范围内；S12、在该第一位置的相位图中取一与条纹方向相交的直线，在该直线上取点P1’、P2’、P3’，并使该P1’、P2’、P3’点的相位分别等于记录该P1’、P2’、P3’点的坐标。3.如权利要求2所述的轮廓测量方法，其特征在于，根据相位-高度标定求得观测点的高度坐标的过程包括以下步骤：S21、在该直线上取点Pc’，并使该Pc’点的相位等于该观测点的经过解包裹的相位；S22、设该观测点的高度坐标为Hc，由公式[(H1-H3)*(H2-Hc)]/[(H2-H3)*(H1-Hc)]＝[(P1’-P3’)*(P2’-Pc’)]/[(P2’-P3’)*(P1’-Pc’)]求得Hc，其中H1、H2、H3为该测量装置分别处于该三个位置时在步骤S11中所述的该同一观测点的高度坐标。4.如权利要求2所述的轮廓测量方法，其特征在于，步骤S4、S5的解包裹过程中定义相位还原原点的方法为：设观测点的相位为通过计算的值确定该观测点对应的相位还原原点。5.如权利要求1-4中任意一项所述的轮廓测量方法，其特征在于，利用反傅里叶法或多步相位移法获取由该相机观测得的各观测点的相位。2CN101936716A说明书1/4页轮廓测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种轮廓测量方法，特别是涉及一种基于多频率正弦条纹投影的三维轮廓测量方法。背景技术[0002]现有的三维轮廓测量方法多种多样，常用的例如反傅里叶法或多步相位移法等等。但在这些方法中，被测物表面的剧烈变化往往会对相位分析产生干扰，在测量精度方面也存在着不足，因此很难实现对复杂外形被测物表面轮廓的高精度测量。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的轮廓测量方法精度不足的缺陷，提供一种能够对复杂外形被测物表面轮廓进行大范围且高精度测量的轮廓测量方法。[0004]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种轮廓测