[发明专利]一种一键式3D轮廓测量设备及其测量计算方法

说明书

本发明公开了一种一键式3D轮廓测量设备，包括伺服驱动器、光谱共焦位移传感器、机架、运动平台、光谱共焦测高机构以及防护外罩，运动平台包括下平台、第一丝杆运动机构和第二丝杆运动机构、与第一丝杆机构配合的中平台以及与第二丝杆机构配合的上平台，光谱共焦测高机构包括固定架、CCD相机、设于固定架上端的大视场光学镜头、设于大视场光学镜头下方一侧的光谱共焦镜头，下平台下方设有照明光源，上平台上设有玻璃板。本发明还公开了该一键式3D轮廓测量设备的测量计算方法。本发明可以同轴共焦非接触式一键测量3D轮廓，具有更高分辨率、更高精度、更快速、检测范围更广等优点。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种一键式3D轮廓测量设备及其测量计算方法。

背景技术

现在市场的影像尺寸测量仪，一般有三次元测量仪、二次元测量仪和测量投影仪。而二次元测量仪跟测量投影仪难以区别，都是光学检测仪器，在结构和原理上二次元测量仪通常是连接PC电脑上同时连同软件一起进行操作，精度在0.002MM以内，测量投影仪内部是自带微型电脑的，因此不需要再连接电脑，但在精度上却没有二次元测量仪那么精准，影像测量仪精度一般只能达0.01MM以内。三次元测量仪是在三次元测量的基础上加一个超声测量或红外测量探头，用于测量被测物体的厚度以及盲孔深度等，这些往往二次元测量仪无法测量，但三次元测量仪也有一定的缺陷：1.测高探头采用接触法测量，无法测量部分表面不能接触的物体；2.探头工作时，需频繁移动座标，检测速度慢；3.因探头有一定大小，因些无法测量过小内径的盲孔；4.探头因采用接触法测量，而接触面有一定宽度，当检测凹凸不平表面时，测量值会有较大误差，同时一般测量范围都较小。光纤同轴位移传感器以非接触方式测量高度和厚度，解决了过去三角测距方式中无法克服的误差问题，如何开发出可以同轴共焦非接触式一键测量的3D轮廓测量设备成为亟待解决的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种一键式3D轮廓测量设备及其测量计算方法，具有可以非接触检测、更高分辨率、检测速率更快、一键式测量、更高精度等优点。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种一键式3D轮廓测量设备，包括伺服驱动器、光谱共焦位移传感器、机架、运动平台、光谱共焦测高机构以及防护外罩，所述运动平台包括设于机架上端的下平台、设于下平台上的第一丝杆运动机构和第二丝杆运动机构、与第一丝杆机构配合连接的中平台以及与第二丝杆机构配合连接的上平台，所述光谱共焦测高机构包括设于下平台上的固定架、设于固定架上端的大视场光学镜头、设于大视场光学镜头上方的CCD相机、设于固定架内侧的升降机构以及与升降机构连接且位于大视场光学镜头一侧的光谱共焦镜头，所述下平台下方设有照明光源，所述上平台上设有玻璃板，通过调节升降机构和运动平台形成同轴共焦点且焦点对准被测物的瞬间感光而完成测量。

进一步地，所述的第一丝杆运动机构和第二丝杆运动机构均包括马达、丝杆以及套设于丝杆上的丝杆螺母，马达连接有马达座，丝杆连接有丝杆支座，马达通过联轴器连接丝杆，马达座还连接有缓冲胶圈，丝杆螺母上设有光感片，在所述中平台和下平台在上表面均设有光感铝滑轨以及设于光感铝滑轨上的光电开关。

进一步地，所述的中平台上设有供上平台移动的交叉滚子导轨，所述第二丝杆运动机构驱动所述上平台运动，所述下平台上设有供中平台移动的交叉滚子导轨，所述第一丝杆运动机构驱动所述中平台运动。

进一步地，所述的升降机构包括与固定架连接的测量底板、与测量底板连接的移动板以及与移动板上端连接的第一马达座和限位块，所述移动板的下端连接有第二马达，所述测量底板上设有移动导轨供移动板运动，所述第一马达座连接有第一马达，所述第一马达通过转轴连接所述限位块，所述限位块通过一摆臂连接有镜头固定座，镜头固定座连接有所述光谱共焦镜头，限位块下方连接有光电开关。

进一步地，所述的机架、固定架、上平台、中平台以及下平台均为大理石结构。