专利名称：三维激光扫描在线检测轮廓仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三维激光扫描在线检测轮廓仪，用于造纸领域、汽车制造、路 面检测、半导体和芯片生产、食品行业和机械精加工等生产的检测。
技术背景在自动化领域中，检测作为重要的组成部分，其测量手段就是仪器仪表，但在现有 的自动化领域中采用离线检测，离线检测方法只能将产品区分为合格品和废品，起到产品 验收和废品剔除的作用，但不能把不合格品清除，且测试时间长，效率低，不能及时有效地 进行质量控制。
发明内容本实用新型的目的是为了克服以上的不足，提供一种能实现产品的三维模型检 查，保证产品质量，且测试时间短，提高生产效率的三维激光扫描在线检测轮廓仪。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种三维激光扫描在线检测轮廓 仪，包括壳体，壳体为空心结构，在壳体内部设有图像采集装置和图像处理装置，图像采集 装置和图像处理装置之间通过线路相连接，且图像采集装置和图像处理装置通过线路共同 连接有供电系统，供电系统置于壳体外部，供电系统通过线路还连接有控制子系统。本实用新型的进一步改进在于所述图像采集装置包括摄像机和结构激光器，图 像处理装置包括图像滤波器、图像分割器和光条中心提取，控制子系统包括外触发控制器 和编码器。本实用新型与现有技术相比具有以下优点在线检测轮廓仪将光学、机械和电子 技术进行结合，不仅扫描速度快，整个系统每秒钟能够数字化上万个均勻、细密的轮廓点， 且能够快速、准确、详细地测量整个物体的三维数据，充分满足各类立体测量的需求，保证 了产品质量，且测试时间短，提高了生产效率。
图1为本实用新型的结构示意图；图中标号1_壳体、2-图像采集装置、3-图像处理装置、4-供电系统、5-控制子系 统、6-摄像机、7-结构激光器、8-图像滤波器、9-图像分割器、10-光条中心提取、11-外触 发控制器、12-编码器。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步 详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。如图1示出了本实用新型三维激光扫描在线检测轮廓仪的一种具体实施方式
，包 括壳体1，壳体1为空心结构，壳体1内部设有图像采集装置2和图像处理装置3，图像采集装置2和图像处理装置3之间通过线路相连接，且所述图像采集装置2和图像处理装置 3通过线路共同连接有供电系统4，供电系统4置于壳体1外部，供电系统4通过线路还连 接有控制子系统5，图像采集装置2包括摄像机6和结构激光器7，摄像机6和结构激光器 7之间通过线路相连接，图像处理装置3包括图像滤波器8、图像分割器9和光条中心提取 10，控制子系统5包括外触发控制器11和编码器12。在壳体1中设有图像采集装置2，图 像采集装置2用来将激光投射到被测物体上，经摄像机6采集后，将图像通过以太网传送 到图像处理装置3，图像处理装置3将图像采集装置2发送过来的数据，经过图像处理算法 进行预处理，突出光条中心特征，得到被测物体的二维尺寸，并结合外部控制子系统5提供 的被测物体位移尺寸，从而确定被测物体的三维轮廓尺寸，图像采集装置2、图像处理装置 3和控制子系统5均共同连接供电系统4，供电系统4置于所述壳体1外部，图像采集装置 2包括结构激光器7、CCD相机或CMOS摄像机6，结构激光器2出特定波长的激光条投射到 被测物体表面，通过CCD相机或CMOS摄像机6跟随物体表面变化的光条成像在相机内部， 并通过以太网将CXD相机或CMOS摄像机6图像信息传送到外部的工业用计算机中进行处 理，图像处理装置包括图像滤波器8、图像分割器9和光条中心提取10，图像滤波器8用于 将图像采集装置8所采集的图像中的各种噪声进行滤波处理，减弱噪音，增强对比度，图像 分割将反映被测物体表面轮廓的高亮度的光条与其他信息区别出来，光条中心提取是在像 素或亚像素级别上找到激光光条的中心，控制子系统包括外触发控制器11和编码器12，外 触发控制器11在被测物体到达所述三维激光扫描在线检测轮廓仪的工作区域时，发出触 发信号，通知三维激光扫描在线检测轮廓仪开始工作，并利用编码器12将被测物体位移的 信号传送到外部的工业用计算机进行处理，所述图像处理子装置为嵌入式DSP阵列数据处 理，这样通过将结构激光器作为测量光源，发出低亮度激光照射到被测物体上，使物体产生 发光轮廓，通过CCD相机或CMOS摄像机，从不同视点捕捉物体轮廓进行采集，并将采集后的 数据传送给图像处理装置，进行图像滤波、图像分割和光条中心提取，结合控制子系统，控 制CCD相机或CMOS相机进行图像的采集，并获得被测物体的位移信号，从而计算整个被测 物表面的三维轮廓，三维激光扫描在线轮廓仪在汽车制造，半导体芯片生产，木材加工，造 纸行业，机器人制造，航天航空行业，高速火车，食品行业，机械精加工等得到广泛的应用， 在汽车制造方面主要用于测定零部件是否合格、模具、工艺是否标准等；在路面检测时，可 以测定公路路面、机场跑道裂缝宽度、深度、路面平整度等，为及时检修提供科学依据；在半 导体、芯片生产时，用来检测产品形状是否合格；在食品行业，主要检测食品是否合格；在 造纸领域，用来测定木片的形状、含水量、色差等，且使用三维激光扫描在线检测轮廓仪测 量宽度在0. 75 1. 5mm，分辨率达到每个测量截面700 1400或1024-2048点，最大测量 截面为2048个点，测量深度分辨率为0. 015 1. 2mm,测量速度达到每秒3500 5000个截 面。激光作为测量光源，发出的光经过第一透镜后变成光条，投射在被测物体表面上，同时 光条通过第二透镜成像在CXD相机上，当被测物体的纵向高度发生改变时，光条在CXD相机 中的位置也相应的发生变化，并且成像位置和高度具有唯一的对应关系，通过几何光学的 计算方法就可以求出被测物体的高度，通过被测物体和激光水平方向的相对运动，就可以 得到被测物体的三维轮廓数据，这种三维激光扫描在线检测轮廓仪具有结构简单、维护方 便、非接触测量的特点，是一种高效、高精度的在线检测仪器，且在线检测轮廓仪将光学、机 械和电子技术进行结合，不仅扫描速度快，整个系统每秒钟能够数字化上万个均勻、细密的轮廓点，且能够快速、准确、详细地测量整个物体的三维数据，充分满足各类立体测量的需 求，保证了产品质量，且测试时间短，提高了生产效率。
权利要求一种三维激光扫描在线检测轮廓仪，包括壳体(1)，所述壳体(1)为空心结构，其特征在于所述壳体(1)内部设有图像采集装置(2)和图像处理装置(3)，所述图像采集装置(2)和所述图像处理装置(3)之间通过线路相连接，且所述图像采集装置(2)和所述图像处理装置(3)通过线路共同连接有供电系统(4)，所述供电系统(4)置于所述壳体(1)外部，所述供电系统(4)通过线路还连接有控制子系统(5)。
2.根据权利要求1所述一种三维激光扫描在线检测轮廓仪，其特征在于所述图像采 集装置(2)包括摄像机(6)和结构激光器(7)，所述图像处理装置(3)包括图像滤波器(8)、 图像分割器(9)和光条中心提取(10)，所述控制子系统(5)包括外触发控制器(11)和编码 器(12)。
专利摘要本实用新型涉及一种三维激光扫描在线检测轮廓仪，包括壳体，壳体为空心结构，在壳体内部设有图像采集装置和图像处理装置，图像采集装置和图像处理装置之间通过线路相连接，且图像采集装置和图像处理装置通过线路共同连接有供电系统，供电系统置于壳体外部，供电系统通过线路还连接有控制子系统。本实用新型具有实现产品的三维模型检查，保证产品质量，且测试时间短，提高生产效率的优点。
文档编号G01B11/24GK201697615SQ20102024098
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者丁峰, 刘混海, 周峰, 李志杰, 李汉琪, 杜伟 申请人:南通北极光自动控制技术有限公司