[发明专利]一种高温物体自动化三维形貌测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种利用三维形貌测量装置对高温物体进行三维形貌测量的方法，其中，所述三维形貌测量装置包括工业机器人、时钟同步控制器、投影仪、两CCD相机、图像采集卡及计算机，其中两CCD相机分别对称设置在所述投影仪两侧，且各CCD相机的光心轴与投影仪的光心轴夹角均在20至60度之间，两CCD相机的光心轴与投影仪的光心轴夹角相同，该两CCD相机以及所述投影仪组成测量装置，且该测量装置设置在工业机器人末端执行器上；所述工业机器人的工具中心点设置为投影仪镜头端面中心，工具坐标系与投影仪光心轴平行，所述时钟同步控制器受控于工业机器人，并分别与投影仪和两CCD相机相连，所述投影仪与计算机连接，两CCD相机通过图像采集卡与计算机连接；测量时所述工业机器人以圆弧方式运动通过将要进行测量的路径点，在通过路径点的同时启动所述时钟同步控制器触发投影仪向被测物体投影一组灰度正弦光栅图像，同时，所述时钟同步控制器给两CCD相机发送信号进行图像采集，且两个相机的图像采集帧率与投影仪的投影帧率保持一致，两CCD相机采集的图像经图像采集卡传送给计算机，再根据工具中心点通过测量点时的线速度，对采集到的图像进行运动误差补偿，得到修正后的图像，即可计算得到高温物体的三维形貌数据，该方法包括如下步骤：

S1：工具中心点和工具坐标系设置

将测量装置安装在机器人末端执行器，并将机器人末端执行器的工具中心点设置为投影仪镜头端面与光心轴的交点，同时将工具坐标系设置为与光心轴平行，且其水平轴与两CCD相机中心点的连线平行；

S2：路径规划

机器人路径由测量单元组成，每一个测量单元包含一个前路径点和一个后路径点以及一个测量点，前一个测量单元的后路径点同时作为后一个测量单元的前路径点，三点之间以圆弧运动方式过渡，使测量点处于圆弧顶点，且在顶点时相机镜头连线为圆弧切线，瞬时速度方向沿切线方向；

S3：自动测量

机器人执行器末端沿规划的路径运行，其中路径点和测量点均不做停留，在通过测量点的同时，机器人启动时钟控制器，触发投影仪和相机同步动作以采集高温物体数据，依据通过测量点时的瞬时速度方向和大小，修正得到准确的优化图像，据此计算获得高温物体的三维形貌。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两CCD相机的图像采集帧率与投影仪的投影帧率为每秒90帧以上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述正弦光栅图像可在栅线的垂直方向上平移栅距的1/3，且等距平移二次，使得每帧三维数据可投影出三幅正弦光栅图像。