[发明专利]一种三次元尺寸测量仪及其测量方法

说明书

本发明公开了一种三次元尺寸测量仪，包括升降装置、显微镜、三维移动平台、图像传感器和控制系统。本发明还提供一种测量方法，包括以下步骤：S1:装配好各个零部件，并确保图像传感器采集到清晰的图像；S2:将标定板放置在三维移动平台上，对图像采集模块进行标定，得到准确的标定参数；S3:通过Laplacian梯度算法的运用进行自动对焦操作，获取元件的高度尺寸信息；S4：控制模块驱动三维移动平台对工件进行步进拍照；S5：测量处理模块抓取图像数据，对不同图像进行处理，得到工件轮廓，从而得到工件平面尺寸信息。本发明能实现在非接触条件下清晰成像，同时测量得到精度达到微米级别的尺寸数据，并且不会对器件造成损伤，操作简单、快捷和效率高。

技术领域

本发明涉及一种测量仪及其测量方法，尤其是指一种三次元尺寸测量仪及其测量方法。

背景技术

目前，许多行业对于产品对表面轮廓、几何尺寸、各种模具及自由曲面的精密测量的需求越来越多,且精度要求越来越高。而市场上大多采用的工具测量方式，在测量精度上只有毫米级左右，且不具备测量物件高度尺寸的功能。由于需要高精度质量保证的工件外形都较为小巧和精细。传统的测量方式会造成器件的损伤，并且需求多次测量检验来确保尺寸参数的准确性，存在测量操作繁琐、花费时间长、效率低的情况，难以满足现代工业的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、测量方便和准确性高的三次元尺寸测量仪及其测量方法。本发明能在非接触条件下清晰成像，同时测量精度达到微米级别，并且不会对器件造成损伤，操作简单、快捷和效率高。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种三次元尺寸测量仪，包括升降装置，可滑动安装于升降装置的竖直方向上的显微镜，设于显微镜下方且用于驱动工件移动的三维移动平台，设于显微镜上且用于将显微镜上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号的图像传感器，以及用于图像采集、处理及控制器件位移的控制系统，所述控制系统与图像传感器、升降装置和三维移动平台电连接；所述控制系统通过图像传感器采集工件的图像信息。

作为一种优选的方案，所述控制系统包括图像采集模块、控制模块和测量处理模块；所述图像采集模块与图像传感器连接，通过图像传感器将采集到的图像信息转化为可处理的图像数据；所述控制模块与三维移动平台连接而控制工件在移动平台上的步进距离；所述测量处理模块抓取并匹配图像采集模块生成的图像数据，识别并处理计算出图像中的工件尺寸信息。

作为一种优选的方案，所述三维移动平台上设有用于标定图像中单位尺寸对应的实际尺寸的标定板，

作为一种优选的方案，所述三维移动平台为X轴、Y轴和Z轴电控平台；所述显微镜采用可变焦远心测微显微镜。

一种三次元尺寸测量仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:对工件进行装配，并调整显微镜的高度，确保图像传感器4采集到清晰的图像；

S2:将标定板放置在三维移动平台上，对图像采集模块进行标定，得到准确的标定参数；

S3:通过Laplacian梯度算法的运用进行自动对焦操作，获取元件的高度尺寸信息；

S4：控制模块驱动三维移动平台对工件进行步进拍照；

S5：测量处理模块抓取图像数据，对不同图像进行处理，得到工件轮廓，从而得到工件平面尺寸信息。

进一步地，所述步骤S1的具体内容包括以下步骤：

S11:将工件固定在三维移动平台上，使工件平面与图像传感器和显微镜的测量光轴保持垂直；

S12:调节显微镜放大倍率，在满足精度要求下使得像素容许误差大于3个像素，用于降低后期曲线拟合产生的误差；