專(zhuān)利名稱(chēng)：顯微特征投影機(jī)械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
“顯微特征投影機(jī)械裝置”是一種在計(jì)算機(jī)顯微立體視覺(jué)研究領(lǐng)域中用于重構(gòu)三維物體視覺(jué)時(shí)使用的機(jī)械裝置，該裝置通過(guò)用發(fā)光二級(jí)管作為光源透過(guò)光柵照射物體，光柵與物體之間安裝有顯微物鏡，從而在被測(cè)物體表面映射形成投影出形狀可選的特征，用戶(hù)可以利用特征來(lái)重構(gòu)三維物體視覺(jué)。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)顯微立體視覺(jué)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于微操作、微裝配等微觀領(lǐng)域，該技術(shù)可以通過(guò)視覺(jué)反饋實(shí)現(xiàn)二維或三維的高精度自動(dòng)定位，挖掘立體視覺(jué)中包含的三維深度信息，用于三維信息的測(cè)量。立體視覺(jué)的基本原理是從兩個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)觀察同一被測(cè)物，以獲取在不同視角下的感知圖象，通過(guò)三角測(cè)量原理計(jì)算圖像像素間的位置偏差(即視差)來(lái)獲取被測(cè)物體的三維信息，這一過(guò)程與人類(lèi)視覺(jué)的立體感知過(guò)程是類(lèi)似的。該技術(shù)的最終目的是要恢復(fù)被測(cè)物體可視表面的完整信息，而某些被測(cè)物體的表面特征不易于三維信息的測(cè)量。顯微特征投影機(jī)械裝置在被測(cè)物體的表面上投影出形狀可選的特征，可以更簡(jiǎn)便的提取物體的表面特征，從而實(shí)現(xiàn)三維物體視覺(jué)的重構(gòu)，該裝置在調(diào)節(jié)好顯微物鏡、光柵以及被測(cè)物三者之間的距離后，通過(guò)使用超高亮度的發(fā)光二極管(光源)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行照射，此時(shí)再借助顯微鏡觀察被測(cè)物，在被測(cè)物表面上就能看到清晰的特征像。通過(guò)調(diào)節(jié)光源、光柵和顯微物鏡的距離，可以調(diào)節(jié)特征像的大?。涣硗ㄟ^(guò)更換表面具有不同特征像的光柵，也可在被測(cè)物體的表面得到形狀不同的特征像。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服某些被測(cè)物體的表面特征不易于三維信息的測(cè)量而導(dǎo)致難以恢復(fù)被測(cè)物體表面的完整信息這一問(wèn)題，提出了一種通過(guò)在被測(cè)物體的表面上投影出形狀可選的特征，從而更簡(jiǎn)便的提取物體的表面特征，最終實(shí)現(xiàn)三維物體視覺(jué)重構(gòu)的顯微特征投影機(jī)械裝置這一裝置，使用過(guò)程中要保證鏡頭、光柵、被測(cè)物三者的光路在一條直線上。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。顯微特征投影機(jī)械裝置，其特征在于顯微特征投影機(jī)械裝置，其特征在于包括投影支架、盒體3和物鏡盒4 ;投影支架由支撐臂和底座組成，在支撐臂的其中一側(cè)開(kāi)有至少兩個(gè)長(zhǎng)的條狀通孔，支撐臂安置在底座上；盒體為空心的柱體結(jié)構(gòu)，分為結(jié)構(gòu)相同的上下兩個(gè)盒體，上下盒體之間夾有光柵，上盒體的內(nèi)部上方固定有光源，盒體和支撐臂通過(guò)螺栓連接，盒體的一側(cè)開(kāi)有調(diào)節(jié)槽，調(diào)節(jié)槽與支撐臂開(kāi)有條狀通孔的一側(cè)接觸，螺栓安裝在條狀通孔上能在條狀通孔上下滑動(dòng)且能在調(diào)節(jié)槽內(nèi)滑動(dòng)；光源上有電源線與外部電源相連接；物鏡盒是正方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部開(kāi)有空心圓柱孔，物鏡盒固定在下盒體的內(nèi)部下方；物鏡固定在物鏡盒的內(nèi)部。螺栓在條狀通孔和調(diào)節(jié)槽內(nèi)可任意滑動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)盒體的上下調(diào)節(jié)以及鏡頭與不同位置被測(cè)物的對(duì)準(zhǔn)，上下盒體通過(guò)螺栓固定，中間夾有光柵，光柵的材料為玻璃，采用MEMS光刻方法加工，根據(jù)要求在光柵的表面設(shè)計(jì)有以點(diǎn)陣方式布置的形狀不同的特征；所述的投影支架的底座為較重的板狀物，在底座上可以放置被測(cè)物，光源的上部有電源線與外部電源相連接。本實(shí)用新型可方便固定光源10、光柵2和物鏡5，保持物鏡5的鏡頭與被測(cè)面之間的物距在要求的范圍內(nèi)，使用過(guò)程中僅需對(duì)盒體3進(jìn)行微調(diào)即可，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品完整性好，光源10采用常用的發(fā)光二級(jí)管。應(yīng)用時(shí)，光源10接通電源，發(fā)出的光線透過(guò)光柵2，通過(guò)物鏡5來(lái)調(diào)整倍率照射到被測(cè)物的表面上，這時(shí)候在被測(cè)物的表面上就會(huì)出現(xiàn)理想的特征像，然后再借助外界的顯微鏡來(lái)觀察被測(cè)物，最后看是否能達(dá)到被測(cè)要求。

圖I本實(shí)用新型顯微特征投影機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)的示意圖 圖2本實(shí)用新型顯微特征投影機(jī)械裝置投影支架的結(jié)構(gòu)圖圖3本實(shí)用新型顯微特征投影機(jī)械裝置盒體的結(jié)構(gòu)圖圖4本實(shí)用新型顯微特征投影機(jī)械裝置物鏡盒的結(jié)構(gòu)圖圖中1、支撐臂；2、光柵；3、盒體；4、物鏡盒；5、物鏡；6、底座；7、條狀通孔；8、螺栓；9、調(diào)節(jié)槽；10、光源；
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖I-圖4對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示，顯微特征投影機(jī)械裝置主要包括投影支架、盒體3和物鏡盒4三個(gè)部分。投影支架由支撐臂I和底座6兩部分組成，支撐臂I安置在底座6的邊沿，底座6為方形的板狀結(jié)構(gòu)，重量大，能夠保證系統(tǒng)放置的穩(wěn)定性，在底座6上可以放置被測(cè)物，支撐臂I的其中一個(gè)側(cè)壁上開(kāi)通有至少兩個(gè)長(zhǎng)的條狀通孔7，盒體3的兩側(cè)壁開(kāi)有調(diào)節(jié)槽9，盒體3與支撐臂I通過(guò)螺栓8相連接，螺栓8透過(guò)條狀通孔7和調(diào)節(jié)槽9，使用人員在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以大幅度的調(diào)整物鏡5的鏡頭與被測(cè)物之間的距離與角度，盒體3為空心的柱體結(jié)構(gòu)，分為結(jié)構(gòu)相同的上下兩個(gè)盒體，上盒體內(nèi)部裝有光源10，光源10使用超高亮度的發(fā)光二極管，它的頂部有與外部電源相連接的電源線，下盒體內(nèi)部固定有物鏡盒4，上下盒體之間通過(guò)螺栓固定，中間夾有光柵2，物鏡盒4為正方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空心圓柱，用來(lái)固定物鏡5。應(yīng)用時(shí)，將光源10接通外部電源，發(fā)出的光線透過(guò)光柵2，再通過(guò)物鏡5調(diào)整倍率照射到被測(cè)物的表面上，這時(shí)候在被測(cè)物的表面上就會(huì)出現(xiàn)理想的特征像，然后再借助外界的顯微鏡來(lái)觀察被測(cè)物，就可以達(dá)到被測(cè)要求。如圖2所示，投影支架的支撐臂I采用實(shí)心鋁制材料加工而成，外部高度165mm，寬度30mm,長(zhǎng)度50mm,壁厚5mm,支撐臂I側(cè)壁的條狀通孔7的長(zhǎng)度115mm,寬度4. 5mm,底座6是方形的板狀物體，采用鑄鐵材料加工而成，邊長(zhǎng)100_，厚度13_。如圖3所示，盒體3采用鋁制材料加工而成，高度40mm，長(zhǎng)度和寬度均為40mm，壁厚5mm,肋板的厚度為3mm,長(zhǎng)度40mm,寬度IOmm,在肋板上開(kāi)有螺紋孔,便于上下盒體的連接，調(diào)節(jié)槽9的寬度4. 5mm,深度2mm。如圖4所示，物鏡盒4采用鋁制材料加工而成，是正方體結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)和高度均為30mm,內(nèi)部空心圓柱的直徑為20mm,用于 固定物鏡5。
權(quán)利要求1.顯微特征投影機(jī)械裝置，其特征在于包括投影支架、盒體(3)和物鏡盒(4);投影支架由支撐臂(I)和底座(6)組成，在支撐臂(I)的其中一側(cè)開(kāi)有至少兩個(gè)長(zhǎng)的條狀通孔(7)，支撐臂(I)安置在底座(6 )上；盒體(3)為空心的柱體結(jié)構(gòu)，分為結(jié)構(gòu)相同的上下兩個(gè)盒體,上下盒體之間夾有光柵(2)，上盒體的內(nèi)部上方固定有光源(10)，盒體(3)和支撐臂(I)通過(guò)螺栓⑶連接，盒體⑶的一側(cè)開(kāi)有調(diào)節(jié)槽(9)，調(diào)節(jié)槽(9)與支撐臂⑴開(kāi)有條狀通孔(7)的一側(cè)接觸，螺栓⑶安裝在條狀通孔(7)上能在條狀通孔(7)上下滑動(dòng)且能在調(diào)節(jié)槽(9)內(nèi)滑動(dòng)；光源(10)上有電源線與外部電源相連接；物鏡盒⑷是正方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部開(kāi)有空心圓柱孔，物鏡盒(4)固定在下盒體的內(nèi)部下方；物鏡(5)固定在物鏡盒(4)的內(nèi)部。
專(zhuān)利摘要顯微特征投影機(jī)械裝置屬于在用于重構(gòu)三維物體視覺(jué)時(shí)使用的機(jī)械裝置。本裝置包括投影支架、盒體和物鏡盒；投影支架由支撐臂和底座兩部分組成，支撐臂安置在底座上，在支撐臂的其中一側(cè)開(kāi)有至少兩個(gè)長(zhǎng)的條狀通孔；盒體是空心的柱體結(jié)構(gòu)，盒體分為上下兩個(gè)盒體，上盒體內(nèi)部裝有光源，下盒體內(nèi)部裝有物鏡盒，盒體的側(cè)壁上開(kāi)有調(diào)節(jié)槽，盒體和支撐臂通過(guò)螺栓連接，上下盒體之間夾有光柵；物鏡盒是正方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部開(kāi)有空心圓柱孔，用于固定物鏡。該裝置透過(guò)光柵照射物體，光柵與物體之間安裝有顯微物鏡，從而在被測(cè)物體表面映射形成形狀可選的特征，可以更簡(jiǎn)便的提取物體的表面特征，最終實(shí)現(xiàn)三維物體的視覺(jué)重構(gòu)。
文檔編號(hào)G01B11/25GK202511765SQ20122008810
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者楊才智, 殷文佳, 王躍宗 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)