[发明专利]一种大尺度镜面面型检测系统及其方法

说明书

本发明涉及一种大尺度镜面面型检测系统及其方法，包括至少一套图像采集器，以及编码图案板、数据处理系统组成；所述图像采集器和编码图案板相对分布在待测物体的两侧，图像采集器的镜头以一定仰角且正对编码图案板对待测物体所成的镜像布置，图像采集器的视场要完全覆盖待测物体；数据处理系统通过数据传输线与图像采集器相连，图像采集器采集编码图案板对待测物体所成的镜像后，存储在数据处理系统中。本发明结构简单、设计合理，测试效率高、系统成本低，检测系统测试环境要求不高，可适用户外开放空间的物体检测，图像采集器彼此是相互独立的，不会相互干扰，检测系统的稳定性较好。

技术领域

本发明涉及一种大尺度镜面面型检测系统及其方法，属于光学三维表面检测技术领域。

背景技术

通常情况，镜面面型测量方式主要分为接触式(CMM)和非接触式两类。接触式三坐标测量仪通常是利用探针在待测表面上划动获取三维形貌，测量精度很高，但其检测速度慢（通常数小时以上）、点云数据稀疏，而且可能对待测物体表面造成损坏。非接触式测量技术最具代表的是光学三维测量技术。常见的光学测量测量技术有干涉法、激光三角法、结构光法、摄影测量法等。干涉测量技术且采用相干光，因此该方法具有很高的灵敏度和精度。但对被测物体震动、空间浮尘、环境光强度等要求严格，限制了其应用；结构光技术应用最广的为条纹法，主要分为针对漫反射物体表面进行检测的条纹投影三维测量技术和针对镜面或类镜面物体的条纹反射三维测量技术。两者原理都是利用投影设备将正弦条纹投射到测试物体表面，条纹经表面形貌调制后发生扭曲、变形，通过对采集到的调制条纹进行分析得到物体高度或梯度信息。条纹法测量速度快、高精度、能全场测量，但由于条纹受环境光干扰严重，不适合户外测量。同时由于被测镜面面型变形过大或不连续情况存在，造成图像出现突变、条纹彼此交叉等情况，也都给后期数据处理增加了难度。

基于光学非接触量技术开发的三维测量设备都存在一些局限，诸如单次测试区域小、室外环境条件干扰等。由于其单次检测面积小，很难实现大尺寸物体表面检测，需要附件机械扫描机构，增加了系统的复杂程度。同时，为了获得被测物体的整体面型，需要后期对多幅局部面型结果图进行拼接，这样会造成误差累计，测试精度和检测效率难以保证。

二次镜是二次反射式光热发电极为关键的装置，其主要功能是将定日镜收集的太阳光再次反射至吸热塔位置处，反射的太阳光通过能量转换最终实现电能的产生。对于二次反射来说，经定日镜汇集后的光能量密度更高，其面型偏差造成的光能损失相较于定日镜来说更为严重，所以必须保证二次镜的面型精度以保证光热发电系统收集太阳光的效率。

针对二次镜模组具有大尺寸（6.5m*7.5m）、镜面反射、户外开阔环境（光强变化，风、人员操作造成的震动等）、具备一定测量效率等检测特征，提出本发明所涉及的检测系统和检测方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种大尺度镜面面型检测系统及其方法，以解决上述背景技术问题。

本发明所采用的技术方案是：一种大尺度镜面面型检测系统，包括至少一套图像采集器，以及编码图案板、数据处理系统组成；所述图像采集器和编码图案板相对分布在待测物体的两侧，图像采集器的镜头以一定仰角且正对编码图案板对待测物体所成的镜像布置，图像采集器的视场要完全覆盖待测物体；数据处理系统通过数据传输线与图像采集器相连，图像采集器采集编码图案板对待测物体所成的镜像后，存储在数据处理系统中。

在本发明中：所述的图像采集器以一定仰角并指向待测物体固定放置；编码图案板以一定倾角固定放置，并且编码图案朝向待测物体。

在本发明中：所述的编码图案板的尺寸与待测物体的尺寸相对应，编码图案板上的编码图案是由若干单元编码图案拼合而成。

一种大尺度镜面面型检测方法，包括如下步骤：