[发明专利]一种用于真空的三维形貌测量系统

说明书

本发明涉及一种用于真空的三维形貌测量系统，该测量系统工作于真空环境下，包括相连接的测量头和机械臂装置，所述测量头包括支架、投影组件、采集组件、计算机和电源，所述支架与机械臂装置连接，所述投影组件和采集组件设在支架上，所述电源与投影组件连接，所述计算机与采集组件连接；所述测量头在机械臂装置的带动下对准被测工件，投影组件对被测工件进行投影，采集组件采集被测工件的投影结果并传输给计算机，获得被测工件的三维形貌测量结果。与现有技术相比，本发明具有测量精度高、操作便携、能够适用于真空环境等优点。

技术领域

本发明涉及一种三维形貌测量装置，尤其是涉及一种用于真空的三维形貌测量系统。

背景技术

三坐标测量机测量精度较高，普遍可达到微米级，并且测量稳定度较高。但其对环境要求苛刻，对温度及震动比较敏感，设备便携性差，测量方式单一，最大缺点是接触式测量，易对被测物体本身造成触碰伤害，并且设备的探针对于被测物体复杂表面(比如微米级凹槽/坑的深度)无法实现测量。

高精度的影像仪的测量精度可以到达微米级，但是影像仪只能实现二维信息的测量，无法实现三维信息整体形貌的检测和测量，具有很大的局限性。

普通的光栅扫描仪利用光栅投射装置在被测物体上投射若干编码的结构光，利用CCD相机采集编码图像，然后在计算机中进行分析计算，利用三角测量原理得到被测物体的外形三维信息。

普通的光栅扫描仪的投影光路图中投影光源发出结构光经过菲尔透镜后变为平行光束，平行光束照射到待投影实物后的投影光经过投影镜头透镜后成像，对于普通投影镜头，由于镜头焦距较长，镜头到菲尔透镜的距离在1倍焦距与2倍焦距之间，根据透镜成像原理，只能在2倍投影距离外获得放大的实像。但是，很多待测物体的表面形貌复杂，要求高精度的测量分辨率，对于视场大于30mm的普通光栅扫描仪显示无法满足。

所有这些测量设备，都是在普通大气环境下进行测量，对应真空环境里的测量都存在问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测量精度高、操作便携的用于真空的三维形貌测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于真空的三维形貌测量系统，该测量系统工作于真空环境下，包括相连接的测量头和机械臂装置，

所述测量头包括支架、投影组件、采集组件、计算机和电源，所述支架与机械臂装置连接，所述投影组件和采集组件设在支架上，所述电源与投影组件连接，所述计算机与采集组件连接；

所述测量头在机械臂装置的带动下对准被测工件，投影组件对被测工件进行投影，采集组件采集被测工件的投影结果并传输给计算机，获得被测工件的三维形貌测量结果。

所述投影组件包括投影挡板、投影控制模块和投影镜头组件，所述投影挡板设在支架的顶面，所述投影镜头组件与投影控制模块连接。

所述投影镜头组件包括依次设置的LED投影光源、菲尔透镜、待投影物、中继透镜和投影镜头透镜，所述LED投影光源设置在离菲尔透镜一倍菲尔透镜焦距处，所述待投影物与投影镜头透镜的距离大于或等于2倍投影镜头透镜焦距。

所述采集组件包括两个子采集组件，每个子采集组件分别包括工业相机、相机镜头和滤光元件，所述相机镜头通过滤光元件与工业相机连接。

所述滤光元件包括依次设置的偏振镜和蓝色滤光镜。

所述机械臂装置包括机械臂、机械限位柱和基座，所述机械臂分别连接机械限位柱和基座，所述机械臂为无表面油漆的机械臂。

所述机械臂内部的润滑介质为二硫化钼。