高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來，移測(cè)顯微鏡一直是高精度長(zhǎng)度測(cè)量的常用方法。采用這種方法通常工作距離較近，視場(chǎng)較小，因而限制其適用范圍。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高精度長(zhǎng)度測(cè)量，基于數(shù)字圖像相關(guān)的位移測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其基本原理是將預(yù)先制作的標(biāo)記在物體運(yùn)動(dòng)前后的數(shù)字圖像進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以此計(jì)算出被測(cè)物體的位移量。
[0004]目前，采用數(shù)字圖像相關(guān)方法移測(cè)位移系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離工作情況下，通常分為兩種情況:(1)采用顯微裝置對(duì)物體局部放大成像，然后進(jìn)行移測(cè)相關(guān)運(yùn)算。這種方法可以保證在較遠(yuǎn)工作距離的條件下獲得較高測(cè)量精度。這種方法所獲得的視場(chǎng)較小，且對(duì)物體成像位置較難調(diào)節(jié)。(2)對(duì)物體進(jìn)行1:1或者縮小成像。在此條件下由于受到放大倍率與物體邊界難以精確判定的影響，因此測(cè)量精度通常較為有限，假設(shè)物比像的放大倍率為N，誤差單個(gè)像元尺寸為dx，則整個(gè)物體誤差為Ndx。為了提高遠(yuǎn)距離移測(cè)精度，部分學(xué)者提出采用圖像處理的方法判定邊界，其基本思想是采用邊界算子，如拉普拉斯算子等，提取圖像邊界，然后將圖像邊界進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。這種方法受到光照條件與邊緣提取算法的影響，難以獲得精確穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為此，本實(shí)用新型提供了一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型通過使用兩個(gè)圖像傳感器采集圖像并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術(shù)問題，從而顯著提升了測(cè)量精度。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0007]一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，包括位移平臺(tái)、被測(cè)物體、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和計(jì)算機(jī)，所述位移平臺(tái)上放置被測(cè)物體，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器面向位移平臺(tái)放置，所述第二圖像傳感器前端放置有瞄準(zhǔn)目鏡，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，所述位移平臺(tái)由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置由所述計(jì)算機(jī)控制；
[0008]被測(cè)物體在位移平臺(tái)的帶動(dòng)下發(fā)生位移，在位移過程中，被測(cè)物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器中的位置發(fā)生變化，并且始終位于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的視野之中。
[0009]優(yōu)選的，還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上。
[0010]優(yōu)選的，還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上所述第一圖像傳感器帶有可變焦鏡頭。
[0011]優(yōu)選的，還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上所述驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)。
[0012]優(yōu)選的，所述第一圖像傳感器用于獲取被測(cè)試物圖像，所述第二圖像傳感器用于精確獲取被測(cè)物邊界圖像，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器采集的圖像進(jìn)行處理。
[0013]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)具有固定的放大倍率和CCD像元尺寸。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]本實(shí)用新型提供一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型通過使用兩個(gè)圖像傳感器采集圖像并進(jìn)行移測(cè)相關(guān)運(yùn)算，可以解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的系統(tǒng)有多功能測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以測(cè)位移，也可以測(cè)量物體形變，并且測(cè)量距離遠(yuǎn)，放大倍數(shù)可任意設(shè)定，放大或縮小均可，測(cè)量精度高的特性。其測(cè)量精度為在測(cè)量距離I米處，物像放大倍率為5:1情況下，測(cè)量精度達(dá)I微米，最高精度可達(dá)0.1微米。
【附圖說明】
[0016]圖1 一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)示意圖。
[0017]其中:1-計(jì)算機(jī)，2-第一圖像傳感器，3-第二圖像傳感器，4-瞄準(zhǔn)目鏡，5-由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的位移平臺(tái)，6-標(biāo)記點(diǎn)，7-被測(cè)物體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，包括位移平臺(tái)5、被測(cè)物體7、第一圖像傳感器2、第二圖像傳感器3和計(jì)算機(jī)1，所述位移平臺(tái)5上放置被測(cè)物體7，所述第一圖像傳感器2和第二圖像傳感器3面向位移平臺(tái)5放置，所述第二圖像傳感器3前端放置有瞄準(zhǔn)目鏡4，所述第一圖像傳感器2和第二圖像傳感器3與計(jì)算機(jī)I進(jìn)行通訊，所述位移平臺(tái)5由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)由所述計(jì)算機(jī)I控制；
[0020]被測(cè)物體7在位移平臺(tái)5的帶動(dòng)下發(fā)生位移，在位移過程中，被測(cè)物體7在第一圖像傳感器2和第二圖像傳感器3中的位置發(fā)生變化，并且始終位于第一圖像傳感器2和第二圖像傳感器3的視野之中。
[0021 ] 優(yōu)選的，還包括標(biāo)記點(diǎn)6。
[0022]優(yōu)選的，所述標(biāo)記點(diǎn)6位于被測(cè)物體7上或所述標(biāo)記點(diǎn)6位于被測(cè)物體7正下方的位移平臺(tái)5上。
[0023]優(yōu)選的，所述第一圖像傳感器2帶有可變焦鏡頭。
[0024]優(yōu)選的，所述第一圖像傳感器2用于獲取被測(cè)試物圖像，所述第二圖像傳感器3用于精確獲取被測(cè)物邊界圖像，所述計(jì)算機(jī)I用于對(duì)所述第一圖像傳感器2和第二圖像傳感器3采集的圖像進(jìn)行處理。
[0025]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)具有固定的放大倍率和CCD像元尺寸。
[0026]一種測(cè)量物體長(zhǎng)度、位移的方法，包括以下步驟:
[0027]S1、標(biāo)記設(shè)置于物體之上或設(shè)置于物體正下方的位移平臺(tái)上；
[0028]S2、依據(jù)步進(jìn)電機(jī)行程確定系統(tǒng)放大倍率，并將其作為系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；
[0029]S3、采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體左邊界并采集圖像Al，然后第一圖像傳感器采集被測(cè)物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0030]S4、在物體發(fā)生位移后，采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體右邊界并采集圖像BI，然后第一圖像傳感器采集被測(cè)物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0031]S5、計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，可確定發(fā)生位移前的物體左邊界和發(fā)生位移后物體右邊界的具體位置，在已知第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸、系統(tǒng)放大倍率的基礎(chǔ)上，可計(jì)算出物體的長(zhǎng)度和物體的位移。
[0032]其中，所述步驟S2和S3之間還包括，驅(qū)動(dòng)所述物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的視野之中移動(dòng)。
[0033]一種測(cè)量形變的方法，包括以下步驟:
[0034]S1、將標(biāo)記點(diǎn)置于被測(cè)物體之上，將物體放置于步進(jìn)電機(jī)上；
[0035]S2、依據(jù)步進(jìn)電機(jī)行程確定系統(tǒng)放大倍率，并將其作為系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；
[0036]S3、采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體左邊界并采集圖像Al，然后第一圖像傳感器采集物體的被測(cè)物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0037]S4、為物體施加壓力，在發(fā)生形變后，采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體左邊界并采集圖像BI，然后第一圖像傳感器采集被測(cè)物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0038]S5、計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，已知第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸、系統(tǒng)放大倍率，可計(jì)算出發(fā)生形變前后標(biāo)記點(diǎn)的位移變化量，從而計(jì)算出物體的形變量。
[0039]另一種測(cè)量形變的方法，包括以下步驟:
[0040]S1、將標(biāo)記點(diǎn)置于被測(cè)物體之上，將物體放置于步進(jìn)電機(jī)上；
[0041]S2、依據(jù)步進(jìn)電機(jī)行程確定系統(tǒng)放大倍率，并將其作為系統(tǒng)參數(shù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；
[0042]S3、采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體標(biāo)記點(diǎn)并采集圖像Al，然后第一圖像傳感器采集物體的被測(cè)物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0043]S4、為物體施加壓力，在發(fā)生形變后，采用瞄準(zhǔn)目鏡瞄準(zhǔn)物體標(biāo)記點(diǎn)并采集圖像BI，然后第一圖像傳感器采集被測(cè)物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0044]S5、計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，已知第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸、系統(tǒng)放大倍率，可計(jì)算出發(fā)生形變前后標(biāo)記點(diǎn)的位移變化量，從而計(jì)算出物體的形變量。
[0045]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括位移平臺(tái)、被測(cè)物體、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和計(jì)算機(jī)，所述位移平臺(tái)上放置被測(cè)物體，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器面向位移平臺(tái)放置，所述第二圖像傳感器前端放置有瞄準(zhǔn)目鏡，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，所述位移平臺(tái)由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置由所述計(jì)算機(jī)控制； 被測(cè)物體在位移平臺(tái)的帶動(dòng)下發(fā)生位移，在位移過程中，被測(cè)物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器中的位置發(fā)生變化，并且始終位于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的視野之中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一圖像傳感器帶有可變焦鏡頭，所述驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一圖像傳感器用于獲取被測(cè)試物圖像，所述第二圖像傳感器用于精確獲取被測(cè)物邊界圖像，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器采集的圖像進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)具有固定的放大倍率和CCD像元尺寸。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型通過使用兩個(gè)圖像傳感器采集圖像并進(jìn)行移測(cè)相關(guān)運(yùn)算，可以解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的系統(tǒng)有多功能測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以測(cè)位移，也可以測(cè)量物體形變，并且具有測(cè)量距離遠(yuǎn)，放大倍數(shù)可任意設(shè)定，放大或縮小均可，測(cè)量精度高的特性。本實(shí)用新型在測(cè)量距離1米處，物像放大倍率為5：1情況下，測(cè)量精度達(dá)1微米，最高精度可達(dá)0.1微米。
【IPC分類】G01B11-16, G01B11-02
【公開號(hào)】CN204269080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420768760
【發(fā)明人】王云祥, 史蘇娟, 郭鄭來, 周罡, 王瑞, 周皓
【申請(qǐng)人】蘇州市計(jì)量測(cè)試研究所
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日