专利名称：平整度检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及光学測量技术，特别是涉及平整度检测装置和方法。
背景技术：
物体形状的測量在エ业制造领域有着強烈的需求，特别是非接触式的測量方式，在精密制造、航空航天、军事等许多领域都具有广泛的应用。对物体形状的測量可以分为接触式和非接触式的測量方法。接触式測量是测量头与エ件表面进行接触測量，沿着工件形状进行扫描运动。它的缺点是容易对被测表面造成不同程度的损伤。由于激光測量技术的发展，非接触測量方式已经成为主流。
传统检测技术中有ー种超高速实时三维视觉測量装置及方法，该测量装置包括面阵摄像机、ー个或ー个以上的激光位移传感器；该测量方法包括利用激光位移传感器、面阵摄像机和平面靶标获得三维测量基准点和空间直线方程，基于所获得的測量基准点和空间直线方程，根据测得的被测物位移，计算被测物处于不同位置的被测光点在全局坐标系下的坐标完成对被测物的超高速实时三维视觉測量。目前关于エ件平整度的检测系统大都是基于三维模型，导致计算量大，耗时较多。
发明内容
基于此，有必要提供一种计算量较小的平整度检测装置和方法。一种平整度检测装置，包括承载平台、驱动�？�、激光�？�、传感�？�、图像处理模块、偏移计算�？�、位移计算�？�、构图�？�、统计�？楹推秸燃扑隳？椋龀性仄教ㄓ糜诔性卮煳锾澹凰銮？橛糜谇龀性仄教ㄒ贫源龃煳锾逡贫凰黾す饽？橛糜谙蛩龀性仄教ǚ⑸湎咝渭す猓凰龃心？橛糜诨袢∷鱿咝渭す庹丈湓谒龃煳锾宀煌恢玫亩喾觳馔枷瘢凰鐾枷翊砟？橛糜诜直鸫铀龆喾觳馔枷裰刑崛〉玫蕉嗵跫す馔枷瘢凰銎萍扑隳？橛糜诩扑愠鏊黾す馔枷裆细鞲龅阆喽杂谠ど杌济娴耐枷衿屏�;所述位移计算模块根据所述激光图像上各个点的所述图像偏移量以及预设算法，计算出所述激光图像上各个点的实际偏移量；所述构图�？椋糜谝谰菟龈魈跫す馔枷竦母鞲龅愕乃鍪导势屏拷⒂胨龈魈跫す馔枷穸杂Φ牟ㄐ瓮迹凰鐾臣颇？橛糜诮龆喔霾ㄐ瓮枷嗉樱玫揭惶跫觳馇撸凰銎秸燃扑隳？橛糜诮黾觳馇哂朐ど璧谋曜记弑冉希玫剿龃煳锾宓钠秸�。其中一个实施例中，所述图像处理�？槭紫却铀黾觳馔枷裰谢袢≡ど枨虻耐枷瘢俅釉ど枨虻耐枷裰刑崛∷黾す馔枷瘛Ｆ渲幸桓鍪凳├校黾す饽？榘す馄骱统龉饩担黾す馄饔糜诜⑸湎咝渭す猓⑼ü龀龉饩嫡丈涑鋈ィ凰龃心？榘ㄈ牍馔妇岛统上裨黾す庀咛跬ü鋈牍馔妇嫡丈涞剿龀上裨辖谐上瘢ㄒ寤济媸导势屏课獄，激光图像中某点的图像偏移量为z’，假设a为激光束光轴与接收光轴的交点到所述入光透镜的距离，b为所述入光 透镜到所述成像元件的距离，0 I为激光束光轴与接收光轴之间的夹角，那么所述预设算法如下
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'。]~ ^sin-Z1COS^。其中一个实施例中，所述预设的标准曲线以标准エ件作为所述待检物体，并通过所述检测曲线相同的得到方式得到。其中一个实施例中，所述平整度计算�？橛糜谕臣扑黾觳馇呱洗笥谠ど璧谋曜记咔页ど璺е档牡愕氖浚⒔涑约觳馇叩淖艿闶魑秸仁怠Ｒ恢制秸燃觳夥椒ǎㄈ缦虏街枨煳锾逡贫幌蛩龃煳锾宸⑸湎咝渭す猓换袢∷鱿咝渭す庹丈湓谒龃煳锾宀煌恢玫亩喾觳馔枷瘢环直鸫铀龆喾觳馔枷裰刑崛〉玫蕉嗵跫す馔枷瘢患扑愕玫剿黾す馔枷裆细鞲龅阆喽杂谠ど杌济娴耐枷衿屏浚桓菟黾す馔枷裆细鞲龅愕乃鐾枷衿屏恳约霸ど杷惴ǎ扑愠鏊黾す馔枷裆细鞲龅愕氖导势屏浚灰谰菟龈魈跫す馔枷竦母鞲龅愕乃鍪导势屏拷⒂胨龈魈跫す馔枷穸杂Φ牟ㄐ瓮迹唤龆喔霾ㄐ瓮枷嗉樱玫揭惶跫觳馇撸唤黾觳馇哂朐ど璧谋曜记弑冉希玫剿龃煳锾宓钠秸�。其中一个实施例中，所述分别从所述多幅检测图像中提取得到多条激光图像的步骤是首先从所述检测图像中获取预设区域的图像，再从预设区域的图像中提取所述激光图像。其中一个实施例中，所述线形激光由激光�？榉⒊觯浒す馄骱统龉饩担黾す馄饔糜诜⑸湎咝渭す猓⑼ü龀龉饩嫡丈涑鋈ィ凰黾觳馔枷竦幕袢⊥ü心？槭迪郑浒ㄈ牍馔妇岛统上裨黾す庀咛跬ü鋈牍馔妇嫡丈涞剿龀上裨辖谐上瘢ㄒ寤济媸导势屏课獄，激光图像中某点的图像偏移量为z’，假设a为激光束光轴与接收光轴的交点到所述入光透镜的距离，b为所述入光透镜到所述成像元件的距离，0 I为激光束光轴与接收光轴之间的夹角，那么所述预设算法如下
a:，cos 6^Z —-
hsm0{ -ZrCos^1。
其中一个实施例中，所述预设的标准曲线以标准エ件作为所述待检物体，并通过所述检测曲线相同的得到方式得到。其中一个实施例中，所述将所述检测曲线与预设的标准曲线比较，得到所述待检物体的平整度的步骤是统计所述检测曲线上大于预设的标准曲线且超过预设阀值的点的数量，并将其除以检测曲线的总点数作为平整度数值。上述平整度检测装置和方法利用光学原理以及简单的ニ维成型数据处理便可以完成平整度检测，相对传统技术计算量更小，检测时间短。
图I为ー实施例的平整度检测装置的架构示意图； 图2为图像偏移量和实际偏移量之间的换算原理不意图；图3为ー实施例的平整度检测方法的步骤流程图。
具体实施例方式如图I所示，其为ー实施例的平整度检测装置10的架构示意图。包括承载平台100、驱动模块110、激光�？�120、传感�？�130、图像处理�？�140、偏移计算模块150、位移计算�？�160、构图�？�170、统计�？�180和平整度计算�？�190。承载平台100用于承载待检物体20。驱动�？�110用于驱动承载平台100移动，以带动待检物体20移动。激光�？�120用于向承载平台100发射线形激光。即，当待检物体20放置在承载平台100上时，线形激光则照射在待检物体20的表面。传感�？�130用于获取所述线形激光照射在待检物体20不同位置的多幅检测图像。当待检物体20表面为平面吋，其上的激光线条为直线，而当待检物体20表面为非平面时(有凹凸)，传感�？�120拍摄的检测图像中的激光线条则会出现波动，即曲线。图像处理模块140用于分别从所述多幅检测图像中提取得到多条激光图像。一实施例中，所述图像处理�？�130首先从检测图像中获取预设区域的图像，再从预设区域的图像中提取激光图像。因为，激光图像在检测图像的位置变化很�。舳哉黾觳馔枷窠写恚扑懔拷洗�。如此，预先设定感兴趣区域的方式可以大大減少计算量，加快检测速度。偏移计算�？�150用于计算出激光图像上各个点相对于预设基准面的图像偏移量。位移计算�？�160根据激光图像上各个点的图像偏移量以及预设算法，计算出激光图像上各个点的实际偏移量。关于上述预设算法请同时參阅图2，其中，激光�？�110包括激光器111和出光镜LI，激光器111用于发射线形激光，并通过出光镜LI照射到基准面30上。传感模块120包括入光透镜L2和成像元件121 (如(XD)。基准面30上的激光线条通过入光透镜L2照射到成像元件121上进行成像。定义基准面30实际偏移量为z，激光图像中某点的图像偏移量为z’。假设a为激光束光轴与接收光轴的交点P到入光透镜L2的距离，b为入光透镜L2到成像元件121的距离，0 1为激光束光轴与接收光轴之间的夹角。由于上述參数均为固定不变的已知数据，因此，根据激光图像中某点的图像偏移量z’，便可以得到基准面30的实际偏移量z，如下
权利要求
1.一种平整度检测装置，其特征在于，包括承载平台、驱动模块、激光�？�、传感�？�、图像处理�？�、偏移计算�？椤⑽灰萍扑隳？�、构图�？�、统计�？楹推秸燃扑隳？椋� 所述承载平台用于承载待检物体； 所述驱动�？橛糜谇龀性仄教ㄒ贫源龃煳锾逡贫� 所述激光�？橛糜谙蛩龀性仄教ǚ⑸湎咝渭す猓� 所述传感模块用于获取所述线形激光照射在所述待检物体不同位置的多幅检测图像； 所述图像处理�？橛糜诜直鸫铀龆喾觳馔枷裰刑崛〉玫蕉嗵跫す馔枷瘢� 所述偏移计算�？橛糜诩扑愠鏊黾す馔枷裆细鞲龅阆喽杂谠ど杌济娴耐枷衿屏�; 所述位移计算�？楦菟黾す馔枷裆细鞲龅愕乃鐾枷衿屏恳约霸ど杷惴ǎ扑愠鏊黾す馔枷裆细鞲龅愕氖导势屏浚� 所述构图�？椋糜谝谰菟龈魈跫す馔枷竦母鞲龅愕乃鍪导势屏拷⒂胨龈魈跫す馔枷穸杂Φ牟ㄐ瓮迹� 所述统计�？橛糜诮龆喔霾ㄐ瓮枷嗉樱玫揭惶跫觳馇撸� 所述平整度计算�？橛糜诮黾觳馇哂朐ど璧谋曜记弑冉希玫剿龃煳锾宓钠秸�。
2.根据权利要求I所述的平整度检测装置，其特征在于，所述图像处理�？槭紫却铀黾觳馔枷裰谢袢≡ど枨虻耐枷瘢俅釉ど枨虻耐枷裰刑崛∷黾す馔枷瘛�
3.根据权利要求I所述的平整度检测装置，其特征在于，所述激光�？榘す馄骱统龉饩担黾す馄饔糜诜⑸湎咝渭す猓⑼ü龀龉饩嫡丈涑鋈ィ凰龃心？榘ㄈ牍馔妇岛统上裨黾す庀咛跬ü鋈牍馔妇嫡丈涞剿龀上裨辖谐上瘢� 定义基准面实际偏移量为z，激光图像中某点的图像偏移量为z’，假设a为激光束光轴与接收光轴的交点到所述入光透镜的距离，b为所述入光透镜到所述成像元件的距离，Θ I为激光束光轴与接收光轴之间的夹角，那么所述预设算法如下
4.根据权利要求I所述的平整度检测装置，其特征在于，所述预设的标准曲线以标准エ件作为所述待检物体，并通过所述检测曲线相同的得到方式得到。
5.根据权利要求I所述的平整度检测装置，其特征在于，所述平整度计算�？橛糜谕臣扑黾觳馇呱洗笥谠ど璧谋曜记咔页ど璺е档牡愕氖浚⒔涑约觳馇叩淖艿闶魑秸仁�。
6.一种平整度检测方法，其特征在于，包括如下步骤 驱动待检物体移动； 向所述待检物体发射线形激光； 获取所述线形激光照射在所述待检物体不同位置的多幅检测图像； 分别从所述多幅检测图像中提取得到多条激光图像； 计算得到所述激光图像上各个点相对于预设基准面的图像偏移量；根据所述激光图像上各个点的所述图像偏移量以及预设算法，计算出所述激光图像上各个点的实际偏移量； 依据所述各条激光图像的各个点的所述实际偏移量建立与所述各条激光图像对应的波形图； 将所述多个波形图相加，得到一条检测曲线； 将所述检测曲线与预设的标准曲线比较，得到所述待检物体的平整度。
7.根据权利要求6所述的平整度检测方法，其特征在于，所述分别从所述多幅检测图像中提取得到多条激光图像的步骤是首先从所述检测图像中获取预设区域的图像，再从预设区域的图像中提取所述激光图像。
8.根据权利要求6所述的平整度检测方法，其特征在于，所述线形激光由激光�？榉⒊觯浒す馄骱统龉饩担黾す馄饔糜诜⑸湎咝渭す猓⑼ü龀龉饩嫡丈涑鋈ィ凰黾觳馔枷竦幕袢⊥ü心？槭迪郑浒ㄈ牍馔妇岛统上裨黾す庀咛跬ü鋈牍馔妇嫡丈涞剿龀上裨辖谐上瘢� 定义基准面实际偏移量为z，激光图像中某点的图像偏移量为z’，假设a为激光束光轴与接收光轴的交点到所述入光透镜的距离，b为所述入光透镜到所述成像元件的距离，Θ I为激光束光轴与接收光轴之间的夹角，那么所述预设算法如下
9.根据权利要求6所述的平整度检测方法，其特征在于，所述预设的标准曲线以标准エ件作为所述待检物体，并通过所述检测曲线相同的得到方式得到。
10.根据权利要求6所述的平整度检测方法，其特征在于，所述将所述检测曲线与预设的标准曲线比较，得到所述待检物体的平整度的步骤是统计所述检测曲线上大于预设的标准曲线且超过预设阀值的点的数量，并将其除以检测曲线的总点数作为平整度数值。
全文摘要
一种平整度检测装置包括激光�？椋糜诜⑸湎咝渭す猓淮心？椋糜诨袢〖す庹丈湓诖煳锾宀煌恢玫亩喾觳馔枷瘢煌枷翊砟？椋糜诘玫蕉嗵跫す馔枷瘢黄萍扑隳？椋糜诩扑愠黾す馔枷裆细鞲龅阆喽杂谠ど杌济娴耐枷衿屏浚晃灰萍扑隳？楦萃枷衿屏恳约霸ど杷惴扑愠鍪导势屏浚还雇寄？椋糜谝谰菔导势屏拷⒂敫魈跫す馔枷穸杂Φ牟ㄐ瓮迹煌臣颇？椋糜诮喔霾ㄐ瓮枷嗉樱玫揭惶跫觳馇撸黄秸燃扑隳？椋糜诮觳馇哂朐ど璧谋曜记弑冉希玫酱煳锾宓钠秸�。本发明还提供一种对应方法。上述装置和方法利用光学原理以及简单的二维成型数据处理便可以完成平整度检测，相对传统技术计算量更�。觳馐奔涠�。
文档编号G01B11/30GK102853786SQ20121031932
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者程俊, 陶大程, 沈三明, 姜军 申请人:深圳先进技术研究院
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