內(nèi)容說(shuō)明
 

　　本發(fā)明涉及計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)及用其測(cè)量位移、形變和長(zhǎng)度的方法。
 

　　發(fā)明背景
 

　　長(zhǎng)期以來(lái)，移測(cè)顯微鏡一直是高精度長(zhǎng)度測(cè)量的常用方法。采用這種方法通常工作距離較近，視場(chǎng)較小，因而限制其適用范圍。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高精度長(zhǎng)度測(cè)量，基于數(shù)字圖像相關(guān)的位移測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其基本原理是將預(yù)先制作的標(biāo)記在物體運(yùn)動(dòng)前后的數(shù)字圖像進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以此計(jì)算出被測(cè)物體的位移量。
 

　　目前，采用數(shù)字圖像相關(guān)方法移測(cè)位移系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離工作情況下，通常分為兩種情況：(1)采用顯微裝置對(duì)物體局部放大成像，然后進(jìn)行移測(cè)相關(guān)運(yùn)算。這種方法可以保證在較遠(yuǎn)工作距離的條件下獲得較高測(cè)量精度。這種方法所獲得的視場(chǎng)較小，且對(duì)物體成像位置較難調(diào)節(jié)。(2)對(duì)物體進(jìn)行1：1或者縮小成像。在此條件下由于受到放大倍率與物體邊界難以精確判定的影響，因此測(cè)量精度通常較為有限，假設(shè)物比像的放大倍率為N，誤差單個(gè)像元尺寸為dx，則整個(gè)物體誤差為Ndx。為了提高遠(yuǎn)距離移測(cè)精度，部分學(xué)者提出采用圖像處理的方法判定邊界，其基本思想是采用邊界算子，如拉普拉斯算子等，提取圖像邊界，然后將圖像邊界進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。這種方法受到光照條件與邊緣提取算法的影響，難以獲得精確穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
 

　　發(fā)明內(nèi)容
 

　　為此，本發(fā)明提供了一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)及用其測(cè)量位移、形變和長(zhǎng)度的方法，本發(fā)明通過(guò)使用兩個(gè)圖像傳感器采集圖像并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術(shù)問題，從而顯著提升了測(cè)量精度。
 

　　本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)，包括位移平臺(tái)、被測(cè)物體、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和計(jì)算機(jī)，所述位移平臺(tái)上放置被測(cè)物體，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器面向位移平臺(tái)放置，所述第二圖像傳感器前端放置有瞄準(zhǔn)目鏡，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，所述位移平臺(tái)由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)裝置由所述計(jì)算機(jī)控制；被測(cè)物體在位移平臺(tái)的帶動(dòng)下發(fā)生位移，在位移過(guò)程中，被測(cè)物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器中的位置發(fā)生變化，并且始終位于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的視野之中。
 

　　優(yōu)選的，還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上。還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上所述第一圖像傳感器帶有可變焦鏡頭。還包括標(biāo)記點(diǎn)所述標(biāo)記點(diǎn)位于被測(cè)物體上或位于被測(cè)物體正下方的位移平臺(tái)上所述驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)。
 

　　使用上述系統(tǒng)測(cè)量物體長(zhǎng)度和/或位移的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、依據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置行程確定系統(tǒng)放大倍率，并將其存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；S2、瞄準(zhǔn)物體邊界并采集圖像A1，然后采集被測(cè)物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；S3、在物體發(fā)生位移后，瞄準(zhǔn)物體另一邊界并采集圖像B1，然后采集被測(cè)物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；S4、計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，計(jì)算出物體的長(zhǎng)度和/或物體的位移。
 

　　優(yōu)選的，所述步驟S2和S3之間還包括，驅(qū)動(dòng)所述物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的視野之中移動(dòng)。S4中計(jì)算機(jī)根據(jù)S2、S3中采集的圖像，確定發(fā)生位移前的物體邊界和發(fā)生位移后物體另一邊界的具體位置，并根據(jù)第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸和系統(tǒng)放大倍率，計(jì)算出物體的長(zhǎng)度和物體的位移。進(jìn)行S1之前將標(biāo)記設(shè)置于物體之上或設(shè)置于物體正下方的位移平臺(tái)上，標(biāo)記點(diǎn)與被測(cè)物體相對(duì)位置在測(cè)量過(guò)程中保持不變。
 

　　使用上述的系統(tǒng)測(cè)量形變的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將標(biāo)記點(diǎn)置于被測(cè)物體之上，并將物體放置于步進(jìn)電機(jī)上；S2、依據(jù)步進(jìn)電機(jī)行程確定系統(tǒng)放大倍率，并將其存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；S3、瞄準(zhǔn)物體特征區(qū)域并采集圖像A1，采集被測(cè)物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；S4、為物體施加壓力，在發(fā)生形變后，瞄準(zhǔn)物體同一個(gè)特征區(qū)域并采集圖像B1，采集被測(cè)物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計(jì)算機(jī)；S5、計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，計(jì)算出物體的形變量。
 

　　優(yōu)選的，所述特征區(qū)域?yàn)楸粶y(cè)物體邊界或被測(cè)物體上的標(biāo)記點(diǎn)。S5中計(jì)算機(jī)根據(jù)S3、S4中采集的圖像，在已知第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸、系統(tǒng)放大倍率的基礎(chǔ)上，計(jì)算出發(fā)生形變前后標(biāo)記點(diǎn)的位移變化量。
 

　　本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種高精度遠(yuǎn)距移測(cè)系統(tǒng)及用其測(cè)量位移、形變和長(zhǎng)度的方法，本發(fā)明通過(guò)使用兩個(gè)圖像傳感器采集圖像并進(jìn)行移測(cè)相關(guān)運(yùn)算，可以解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術(shù)問題。本發(fā)明的系統(tǒng)有多功能測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以測(cè)位移，也可以測(cè)量物體形變，并且具有測(cè)量距離遠(yuǎn)，放大倍數(shù) 可任意設(shè)定，放大或縮小均可，測(cè)量精度高的特性。本發(fā)明在測(cè)量距離1米處，物像放大倍率為5：1情況下，測(cè)量精度達(dá)1微米，最高精度可達(dá)0 .1微米。
 

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