[发明专利]基于条纹投影的平面度测量方法

权利要求书

1.一种基于条纹投影的平面度测量方法，其特征是，利用小型投影仪、工业相机和计算机实现，包括下列步骤：安装偏振片以消除工件表面高反光区域引起的过曝影响；投影仪非线性响应预矫正；计算机生成标准正弦条纹传输给投影仪投射；相机捕捉投射在被测物表面的变形条纹；计算机处理条纹，通过条纹的四步相移计算折叠相位；将折叠相位展开；通过对相位与高度关系的标定，得到被测面的点云；处理点云，提取点云中的特定被测平面点云；对提取的特定点云作处理得到理想参考平面；计算距离参考面的两个极限点，进而计算出平面度误差。

2.如权利要求1所述的基于条纹投影的平面度测量方法，其特征是，具体步骤细化如下：

搭建测量系统：

在投影仪和相机镜头前各安装一个偏振片，且两个偏振片的偏振方向互相垂直；之后投影仪投射条纹和相机拍摄条纹都需要利用偏振片消除镜面反射分量的光线，保留漫反射分量的有用信息；

使投影仪固定灰度间距投射0-255范围的亮度，检测相机拍摄的灰度；将两者之间做三阶曲线拟合，并计算其反函数；将反函数运用于将来的条纹投射，此时可采集到矫正后的条纹；

利用条纹投影技术快速地采集到大量的表面采样点

条纹投影技术包括：计算机向投影仪输送两组不同频率的条纹图像，由投影仪投射，并且每次投射由相机拍摄图像；利用四部相移的条纹图计算出经物体表面形状调制后的变形图的折叠相位；将折叠相位运用查找表法作展开，得到绝对相位；通过系统标定，确定绝对相位与测得物体高度之间的关系系数，并由此计算出物体的整体点云；

从平面中提取特定平面点云：

采样点的三维数据坐标系的建立取决于标定过程中第一次标定板上的世界坐标系，将被测物摆放于平行于标定板的测量平台上，此时被测表面近似平行于世界坐标系的XOY平面；

由软件上圈定某几个采样点，根据采样点的坐标范围估算被测平面点云的包络坐标范围。之后，提取出所选取范围内的点云即为预测量的平面；

计算平面度误差：

将大量的表面采样点运用最小二乘法LSM(Least Square Method)做处理，具体是寻找一个理想的平面作为参考，使得采样点对参考面的距离平方和最小；

计算采样点集对参考面的距离，寻找面两边的距离极值点，两个极值之差则为平面度误差。

3.如权利要求2所述的基于条纹投影的平面度测量方法，其特征是，从平面中提取特定平面点云步骤中，为了去除所提取出的被测平面周围的杂散噪声点，需要对图像中平面所在区域作开运算之后再腐蚀运算处理，此时剩余的点云被视为提取平面的有效区域。