[发明专利]一种划痕深度测量装置及方法

说明书

本公开涉及一种划痕深度测量装置，包括光路子系统，包括光源和挡片，用于产生部分被遮挡的平行光以照射被测表面；调节子系统，用于调节部分被遮挡的平行光照射被测表面的照射角度；以及成像子系统，包括用于采集被测表面的半明半暗的影像的相机和数据处理部分，其中若所采集到的半明半暗的影像上有底边在明暗分界线上并具有尖点的突起部分，则所述数据处理部分至少部分地基于照射角度和对影像中尖点与明暗分界线之间的距离的测量来确定被测表面上的划痕的深度。本公开的其他方面包括相应的划痕深度测量方法等。

技术领域

本公开一般涉及测量技术领域，尤其涉及用于物体表面划痕深度的检测。

背景技术

在现代制造领域，尤其是民用飞机等领域，生产制造过程中由于保护不当等原因，易在机件表面造成划伤。通常划伤的宽度较小，现有测量装置难以准确测量机件表面的划伤深度，让划伤工程处置人员无法准确判断损伤的严重程度，从而影响划伤的正确处置。

例如，一类现有技术的划痕深度测量技术为机械接触式直接测量。采用此类技术的设备在测量过程中会导致测量表面出现二次损伤。另一类现有技术的划痕深度测量技术涉及以光学方式向待检测机件表面投射光束以形成划痕影像的方式来测量划痕深度。然而，现有测量设备及方法无法满足对大量曲面结构的高精度灵活测量要求。

综上，希望有操作方便简单、测量准确可靠、且能灵活应对各种曲面结构的划痕深度测量装置及方法。

发明内容

本公开的一方面涉及一种划痕深度测量装置，包括光路子系统，所述光路子系统包括光源和挡片，用于产生部分被遮挡的平行光以照射被测表面；调节子系统，用于调节所述部分被遮挡的平行光照射被测表面的照射角度；以及成像子系统，包括用于采集所述被测表面的半明半暗的影像的相机和数据处理部分，其中若所采集到的半明半暗的影像上有底边在明暗分界线上并具有尖点的突起部分，则所述数据处理部分至少部分地基于所述照射角度和对所述影像中所述尖点与所述明暗分界线之间的距离的测量来确定所述被测表面上的划痕的深度。

根据一示例性实施例，所述照射角度包括所述平行光在所述挡片同侧与所述被测表面所成的角度。

根据一示例性实施例，所述光路子系统包括平面反射镜，其中所述调节子系统至少通过调节所述平面反射镜的角度来调节所述照射角度。

根据一示例性实施例，所述成像子系统包括相机，其中当所述调节子系统调节所述平面反射镜的角度时，所述相机的位置被相应地调节。

根据一示例性实施例，所述光路子系统还包括位于所述挡片之前的凸透镜和位于所述挡片之后的凹透镜，所述凸透镜用于会聚所述光源发出的光，并且所述凹透镜用于使被挡片遮挡后的光形成所述部分被遮挡的平行光。

根据一示例性实施例，所述挡片包括截面为锐角三角形的不透光半圆形挡片。

根据一示例性实施例，所述调节子系统进一步用于调节所述划痕深度测量装置的中轴线与所述划痕的方向角度以使得所述划痕的影像落在所述相机的视界中。

根据一示例性实施例，所述数据处理部分进一步用于补偿所述被测表面的曲率半径导致的划痕深度测量误差。

根据一示例性实施例，该划痕深度测量装置进一步包括沿所述划痕深度测量装置的中轴线方向与所述被测表面接触的至少两个支点，其中所述成像子系统进一步用于补偿所述被测表面的曲率半径导致的划痕深度测量误差包括所述数据处理部分基于所述曲率半径和所述至少两个支点在所述中轴线方向上的距离来修正所述照射角度。

根据一示例性实施例，当所述被测表面为凸面时，所述数据处理部分相应减小所述照射角度；或者当所述被测表面为凹面时，所述数据处理部分相应增大所述照射角度。