专利名称：一种微小物体表面积精密测量装置的制作方法
技术领域：
一种微小物体表面积精密测量装置，属于利用光学手段进行测量和分析的技术领域。
背景技术：
机器视觉中的图像测量技术是近20年来在测量领域形成的新型测量技术，它把图像作为检测和传递信息的手段或载体加以利用，完成对几何量尺寸测量、生物制品检测、航空遥感测量等多种测量任务。这种技术能够适应许多新的生产制造工艺的测量要求，例如对易变形零件尺寸、微小尺寸、曲面轮廓及零件孔距的测量。在图像测量领域中，图像目标的像素面积指图像目标所包含的像素个数测量是一个关键问题，它可以分成2类即具有规则几何形状的目标和任意不规则形状的目标像素 面积计算问题。对于前者，一般采用从目标重心到轮廓点的积分法或者通过角点/顶点的检测并且应用面积公式计算。对于后者，采用对曲线包围的内部像素计数来求解，一般采用下面的公式
A = Ix 一 X I在上式中， 丽为目标边界上对应于y坐标值为J的X坐标最大值为目标
边界上对应于I坐标值为J的X坐标最小值。关于图像目标内部像素的提�。蓖枷衲勘晗袼睾屯枷癖尘跋袼氐幕叶炔畋鸾洗笫保梢允褂贸Ｓ玫你兄捣指罘ń写�。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型设计了一种微小物体表面积精密测量装置；该装置具有可以实现多个微小物体表面积的快速准确测量的优点。本实用新型的目的是这样实现的一种微小物体表面积精密测量装置，包括图像式位移测量系统、图像式自动调焦瞄准系统；所述图像式位移测量系统包括能够随工作台在导轨上运动的光学标尺，以及在光学标尺上方，保持静止状态的纵向读数CCD和横向读数CCD，纵向读数CCD和横向读数CCD感光面垂直于光轴，对光学标尺准焦成像，得到的图像数据经接口电路输送到计算机进行处理；还包括配置在工作台表面与导轨方向一致的测量角锥棱镜、分光镜与参考镜以及双频激光器，双频激光器发射的光束经分光镜与参考镜入射到角锥棱镜后返回；所述图像式自动调焦瞄准系统包括瞄准(XD、配置在瞄准CXD下方、被测物上方的环形光源，瞄准CXD同配置在其前方的成像光学系统相对静止，并一起沿图像式自动调焦瞄准系统光轴方向移动，使瞄准CCD准焦接收来自与导轨方向平行放置的被测物表面的反射光线。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述的光学标尺为二维标尺。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述的环形光源的中心开有圆口且截面图形为三角形，环形光源直径为100mm，中间开口直径为45mm，光源，截面三角形的顶角为116°，沿半径方向等间距配置LED。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述图像式自动调焦瞄准系统还包括光源、孔径光阑、调焦装置以及步进电机，光源发射的光线经过孔径光阑以及相应光学系统调整后变成平行光，穿过工作台经成像光学系统由瞄准CXD成像；得到的图像经接口电路输送给计算机，并由计算机驱动步进电机控制调焦装置，调整成像光学系统以及瞄准CCD所组成的系统，使瞄准CXD对被测物准焦成像。由于本实用新型采用图像式位移测量系统和图像式自动调焦瞄准系统的组合形式，并在被测物上方配置环形光源，在导轨方向配置测量角锥棱镜、分光镜与参考镜以及双频激光器；使得该装置具有可以实现多个微小物体表面积的快速准确测量的优点。
图I是一种微小物体表面积精密测量装置总体结构图。图2是环形光源11及LED配置。图3是自动调焦瞄准系统结构简图。图中I光学标尺、2纵向读数CXD、3横向读数CXD、4瞄准CXD、5被测物、6工作台、7导轨、8测量角锥棱镜、9分光镜与参考镜、10双频激光器、11环形光源、12光源、13孔径光阑、14调焦装置、15步进电机、16接口电路、17计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型具体实施例作进一步详细描述。图I是本实用新型一种微小物体表面积精密测量装置总体结构图，该装置包括图像式位移测量系统、图像式自动调焦瞄准系统；所述图像式位移测量系统包括能够随工作台6在导轨7上运动的光学标尺1，以及在光学标尺I上方，保持静止状态的纵向读数(XD2和横向读数CCD3，纵向读数CCD2和横向读数CCD3感光面垂直于光轴，对光学标尺I准焦成像，得到的图像数据经接口电路16输送到计算机17进行处理；还包括配置在工作台表面与导轨方向一致的测量角锥棱镜8、分光镜与参考镜9以及双频激光器10，双频激光器10发射的光束经分光镜与参考镜9入射到角锥棱镜8后返回；所述图像式自动调焦瞄准系统包括瞄准(XD4、配置在瞄准(XD4下方、被测物5上方的环形光源11，瞄准CXD同配置在其前方的成像光学系统相对静止，并一起沿图像式自动调焦瞄准系统光轴方向移动，使瞄准CCD4准焦接收来与导轨7方向平行放置的自被测物5表面的反射光线。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述的光学标尺I为二维标尺。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述的环形光源11为中心开有圆口且截面图形为三角形的灯罩形状，环形光源直径为100mm，中间开口直径为45mm，光源，截面三角形的顶角为116°，LED配置在半径成等差数列同心圆上，相邻两个圆环中，配置在外圆的LED数量与配置在内圆的LED数量成等差数列；或者LED配置在半径成等差数列同心圆上，每一个圆上的LED数量均相等，环形光源11及LED配置如图2所示。上述一种微小物体表面积精密测量装置，所述图像式自动调焦瞄准系统还包括光源12、孔径光阑13、调焦装置14以及步进电机15，光源12发射的光线经过孔径光阑13以 及相应光学系统调整后变成平行光，穿过工作台6经成像光学系统由瞄准(XD4成像；得到的图像经接口电路16输送给计算机17，并由计算机17驱动步进电机15控制调焦装置14，调整成像光学系统以及瞄准(XD4所组成的系统，使瞄准(XD4对被测物5准焦成像，自动调焦瞄准系统结构简图如图3所示。
权利要求1.一种微小物体表面积精密测量装置，其特征在于包括图像式位移测量系统、图像式自动调焦瞄准系统； 所述图像式位移测量系统包括能够随工作台(6)在导轨(7)上运动的光学标尺(1)，以及在光学标尺(I)上方，保持静止状态的纵向读数CXD (2)和横向读数CXD (3)，纵向读数CXD (2)和横向读数CXD (3)感光面垂直于光轴，对光学标尺(I)准焦成像，得到的图像数据经接口电路(16)输送到计算机(17)进行处理；还包括配置在工作台表面与导轨方向一致的测量角锥棱镜(8 )、分光镜与参考镜(9 )以及双频激光器(10 )，双频激光器(10 )发射的光束经分光镜与参考镜(9)入射到测量角锥棱镜(8)后返回； 所述图像式自动调焦瞄准系统包括瞄准CXD (4)、配置在瞄准CXD (4)下方、被测物(5)上方的环形光源(11)，瞄准CXD同配置在其前方的成像光学系统相对静止，并一起沿图像式自动调焦瞄准系统光轴方向移动，使瞄准CCD (4)准焦接收来与导轨(7)方向平行放置的自被测物(5)表面的反射光线。
2.根据权利要求I所述的一种微小物体表面积精密测量装置，其特征在于所述的光学标尺(I)为二维标尺。
3.根据权利要求I所述的一种微小物体表面积精密测量装置，其特征在于所述的环形光源(11)的中心开有圆口且截面图形为三角形，环形光源直径为100mm，中间开口直径为45mm，光源，截面三角形的顶角为116°，沿半径方向等间距配置LED。
4.根据权利要求I所述的一种微小物体表面积精密测量装置，其特征在于所述图像式自动调焦瞄准系统还包括光源(12)、孔径光阑(13)、调焦装置(14)以及步进电机(15)，光源(12)发射的光线经过孔径光阑(13)以及相应光学系统调整后变成平行光，穿过工作台(6)经成像光学系统由瞄准CXD (4)成像；得到的图像经接口电路(16)输送给计算机(17)，并由计算机(17)驱动步进电机(15)控制调焦装置(14)，调整成像光学系统以及瞄准CXD(4)所组成的系统，使瞄准CXD (4)对被测物(5)准焦成像。
专利摘要一种微小物体表面积精密测量装置,属于利用光学手段进行测量和分析的技术领域；该装置包括图像式位移测量系统、图像式自动调焦瞄准系统，并在被测物上方配置环形光源，在导轨方向配置测量角锥棱镜、分光镜与参考镜以及双频激光器；采用本实用新型测量微小物体表面积，可以连续测量多个微小物体表面积，并且测量结果快速准确。
文档编号G01B11/28GK202511769SQ201220150848
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者赵鹏 申请人:东北林业大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
