Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей



Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей
Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей

 


Владельцы патента RU 2522809:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ (RU)

Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей, как сложно профильных изделий, так и объемных конструкций. Способ заключается в следующем: на каждую измеряемую поверхность измеряемого объекта (тела) наносят маркерные точки соответственно. На периферии измеряемого объекта (тела) закрепляют выступающие за пределы его контура точечные маркеры, видимые одновременно с тех же ракурсов, что и поверхности, форму и взаимное положение которых требуется определить. Затем с помощью двух измерительных видеокамер, установленных в положение, из которого видна поверхность, определяют координаты маркерных точек поверхности и точечных маркеров в системе координат, связанной с положением измерительных камер для первой поверхности. Видеокамеры устанавливают в положение, из которого видна другая поверхность, и при их помощи снова определяют координаты маркерных точек поверхности и точечных маркеров уже в системе координат второй поверхности, связанной с новым положением измерительных камер. Технический результат - снижение трудоемкости измерения и контроля размеров и формы размеров, формы объекта (тела). 2 ил.

 

Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей как отдельных сложнопрофильных изделий, так и трехмерных моделей объемных конструкций на разных этапах их изготовления.

Известны способы видеограмметрического контроля размеров и форм поверхностей, заключающиеся в измерении положения облака точек с помощью двух видеокамер [1]. Недостатками такого метода являются низкая производительность и необходимость получения довольно большого количества снимков.

Известен способ измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов и устройства для его осуществления [2]. Способ включает направление на контролируемую поверхность узкого лазерного луча, прием с другого углового направления отраженного лазерного луча на интегральную многоэлементную фотолинейку, обработку видеосигнала, по которому определяют дальность до каждой точки контролируемой поверхности по оси Z, перемещение контролируемого объекта по оси X и/или Y, одновременную автоматическую фиксацию координат каждой точки контролируемой поверхности в памяти ПЭВМ для определения фактического профиля контролируемой поверхности. Кроме того, дополнительно осуществляют прием луча, прошедшего через контролируемую поверхность, фиксируют координаты точек начала и конца сквозного прохода луча, соответствующие кромке контролируемой поверхности или кромке отверстия на ней в памяти компьютера для определения координат точек на контролируемой поверхности.

Недостатком такого способа является невозможность измерять форму поверхности больших объектов, а также то, что средство для закрепления измеряемого изделия выполнено в виде поворотного стола, снабжено электроприводом и датчиком угла поворота.

Известен способ оптического измерения формы поверхности [3]. Способ включает проецирование на измеряемую поверхность набора изображений с заданной структурой светового потока, регистрацию набора, соответствующих изображений поверхности при ее наблюдении под углом, отличным от угла проецирования набора изображений и определение формы измеряемой поверхности по зарегистрированным изображениям. Предварительно определяют переотражающие участки измеряемой поверхности, при освещении которых под углом проецирования набора изображений возникает паразитная засветка других участков измеряемой поверхности. Переотражающие участки при проецировании набора изображений затеняют и определяют форму освещенных участков. Затем, проецируя набор изображений с заданной структурой светового потока на ранее затененные переотражающие участки, определяют форму поверхности на переотражающих участках. Данным способом невозможно контролировать размеры поверхностей, кроме того, для реализации данного метода в производственных условиях требуются определенные условия по освещенности, что не всегда возможно.

Наиболее близким является способ автоматизированного измерения с использованием модели внешней среды в стереотелевизионной системе технического зрения [4].

Способ автоматизированного измерения объектов внешней среды с использованием ее геометрической трехмерной модели в стереотелевизионной системе технического зрения, заключающийся в получении стереопары в виде левого и правого оцифрованных изображений с помощью двух телекамер, образующих стереосистему, сопряженную с ПЭВМ, фрагментации левого изображения, выделении на фрагменте одной из интересующих точек поверхности объекта, выделении фрагмента правого изображения в соответствии с расчетным диапазоном параллаксов, выделении на фрагменте правого изображения группы отождествляемых элементов, поиске корреспондирующей пары упомянутой точки на множестве элементов группы, вычислении параллакса корреспондирующей пары, вычислении пространственных координат этой точки и построении модели объекта по вычисленным координатам точек его поверхности, после построения модели объекта выбирают требуемый ракурс осмотра модели объекта, подводят курсор к модели объекта, вычисляют по уравнению поверхности и двумерным координатам курсора трехмерные координаты точки поверхности, вычисляют двумерные координаты этой точки на плоскости визуализируемого изображения, одного из указанной стереопары, и отображают точку с двумерными координатами на выведенном на экран монитора изображении, при этом отображение точки устанавливается на интересующее оператора место на изображении объекта, считывают трехмерные координаты точки поверхности наблюдаемого объекта. Данный способ не дает возможности измерять и контролировать форму измеряемого объекта без участия оператора.

Устройство, реализующее способ, представлено на фиг.1, фиг.2 и состоит из двух измерительных видеокамер 1 и 2, собственно измеряемого объекта (тела) 3 с измеряемыми поверхностями 4 и 5, с нанесенными на них маркерными точками 6 и 7, и закрепленных на периферии измеряемого объекта 3 и выступающих за пределы его контура точечных маркеров 8, одновременно видимых с тех же ракурсов (точек, мест установки измерительных видеокамер), что и поверхности, форму и взаимное положение которых требуется определить. Количество маркерных точек 6 и 7 может быть любым, причем чем их больше, тем точнее определяется форма поверхности.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. На каждую измеряемую поверхность 4 и 5 измеряемого объекта (тела) 3 наносят маркерные точки соответственно 6 и 7. На периферии измеряемого объекта (тела) 3 закрепляют выступающие за пределы его контура точечные маркеры 8, видимые одновременно с тех же ракурсов, что и поверхности 4 и 5, форму и взаимное положение которых требуется определить. Затем с помощью двух измерительных видеокамер 1 и 2, установленных в положении, из которого видна поверхность 4, определяют координаты маркерных точек 6 поверхности 4 и точечных маркеров 8 в системе координат А, связанной с положением измерительных видеокамер. Затем видеокамеры 1 и 2 устанавливают в положение, из которого видна поверхность 5, и при их помощи снова определяют координаты маркерных точек 7 поверхности 5 и точечных маркеров 8 в системе координат Б, связанной с новым положением измерительных видеокамер.

Координаты точечных маркеров 8 в системах координат А и Б позволяют связать между собой эти координатные системы и рассчитать положение всех маркерных точек 6 и 7 в любой удобной системе координат, что позволяет определить геометрию поверхностей 4 и 5 и их взаимное положение.

Источники информации

1. Сердюков В.М. Фотограмметрия в промышленности и в гражданском строительстве. М.: Недра, 1977.

2. Патент RU 2243503 С2, 19.06.2001.

3. Патент RU 2448323 С1, 29.12.2010.

4. Патент RU 2148794 С1, 08.12.1997.

Способ фотограмметрического измерения и контроля размеров и формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей, включающий в себя определение координат точек поверхностей с помощью двух видеокамер, отличающийся тем, что взаимное расположение поверхностей, невидимых одновременно с одного ракурса установки видеокамер, определяют с помощью нескольких точечных маркеров (не менее 3-4 штук), закрепленных на периферии и выступающих за пределы контура измеряемого тела, видимых одновременно с тех же ракурсов, что и поверхности тела, форму и взаимное положение которых требуется определить.



 

Похожие патенты:

Система содержит световой проектор для проецирования на поверхность объекта картины структурированного света, устройство съемки изображения упомянутой картины и вычислительное устройство для определения формы объекта.

Изобретение относится к устройствам измерений с использованием бесконтактных оптических устройств на основе лазеров и триангуляционных датчиков. Устройство содержит импульсный лазер, триангуляционные датчики, один из которых является основным и управляет лазером и остальными датчиками, и устройство для обеспечения сетевого взаимодействия.

Способ для позиционирования объекта, топографию поверхности которого получают на сенсорной системе, имеющей комплект двигателей для вращения объекта вокруг оси двигателя, перпендикулярной оптической оси сенсорной системы, и для перемещения объекта в направлениях X, Y и Z, содержит этапы: определяют позицию оси двигателя относительно базовой позиции в базовой системе координат; позиционируют сенсорную систему и/или объект в желаемой позиции и получают рельефную карту области в зоне обзора сенсорной системы; рассчитывают нормаль, отображающую топографию рельефной карты области; определяют угловое расхождение между нормалью и оптической осью сенсорной системы и сопоставляют его с пороговым углом для определения того, перпендикулярна ли поверхность области оси сенсорной системы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте для бесконтактного измерения профиля железнодорожных колес с помощью мобильных лазерных триангуляционных датчиков.

Устройство может быть использовано для контроля формы поверхностей оптических деталей, а также для измерения неоднородностей оптических материалов. Устройство содержит осветитель, конденсор, задающий и анализирующий пространственные фильтры, приемно-регистрирующее устройство.

Изобретение относится к области стереоскопии для получения трехмерной информации об объекте на основе пары двумерных изображений этого объекта. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для бесконтактного оптического измерения физических параметров прозрачных объектов, как-то профиля, толщины стенки.

Устройство относится к измерительной технике и может быть применено для выявления повреждений внутренней поверхности длинномерных труб и определения формы их поперечного сечения. Данное устройство позволяет повысить точность выявления поверхностных дефектов с одновременным обеспечением возможности определения формы поперечного сечения трубы. Предложенное устройство для диагностики состояния внутренней поверхности трубы включает в себя измерительный блок, который содержит источники освещения контролируемой внутренней поверхности, в качестве которых выступают четыре полупроводниковых лазера, корпус измерительного блока, который подключен к блоку регистрации и обработки информации, измерительный блок имеет возможность перемещения внутри трубы. При этом четыре полупроводниковых лазера выполнены с возможностью регистрации электрического сигнала на p-n-переходе при попадании в резонатор лазера излучения, отраженного от внутренней поверхности трубопровода. 2 ил.

Способ анализа поверхности подлежащих открыванию по меньшей мере частично закрытых отверстий конструктивного элемента после нанесения покрытия, в котором конструктивный элемент измеряют с незакрытыми отверстиями в состоянии без покрытия и генерируют модель маски с помощью измерения посредством лазерной триангуляции. Модель содержит по меньшей мере положение отверстий и ориентацию их продольных осей. Выполняют измерение с помощью лазерной триангуляции снабженного покрытием конструктивного элемента и закрытых за счет этого по меньшей мере частично отверстий. Созданный так комплект данных представляет модель покрытия. Модель маски сравнивают с моделью покрытия для обеспечения возможности обнаружения закрытых отверстий. Наилучшее возможное соответствие модели маски и модели покрытия определяют посредством итерации. Технический результат - обеспечение определения положения и ориентации осей отверстий после нанесения покрытия. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Раскрыты измерительные способ и устройство для считывания формы с помощью многожильного волокна. Изменение оптической длины выявляется в некоторых из жил многожильного волокна до некоторой точки на многожильном волокне. Местоположение и/или направление наведения определяются в точке на многожильном волокне на основании обнаруженных изменений оптической длины. Точность определенного местоположения является лучшей, чем 0,5% оптической длины многожильного волокна до точки на многожильном волокне. Технический результат - определение формы участка многожильного волокна на основании изменений оптической длины. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 40 ил.

Изобретение относится к способу для дистанционного контроля профиля поверхности катания колеса железнодорожного состава. В указанном способе измерения параметров колес движущегося железнодорожного состава освещают поверхность колеса лазерными лучами и измеряют параметры рассеянного света, однозначно отображающие динамические параметры колеса, одновременно измеряют локальные линейные скорости в двух точках на разных известных расстояниях от рельса. Мгновенную угловую скорость находят как отношение разности измеренных локальных скоростей к расстоянию, равному разности расстояний от этих точек до поверхности рельса. Мгновенный радиус вращения находят как отношение локальной скорости движения оси колеса в направлении, параллельном рельсу, к мгновенной угловой скорости. В свете, рассеянном поверхностью катания, измеряют и регистрируют доплеровские сдвиги частоты по всей траектории пересечения лазерного луча с поверхностью катания. Профиль поверхности катания получают как произведение радиуса круга катания колеса на доплеровский сдвиг частоты в свете, рассеянном в точке траектории пересечения лазерного луча с поверхностью катания, нормированный на доплеровский сдвиг частоты в свете, рассеянном в точке, соответствующей радиусу круга катания. Технический результат - повышение точности измерения профиля поверхности катания колес движущегося железнодорожного состава. 3 ил.

Описаны способ и система формирования пространственного изображения, в общем, для металлических поверхностей с зеркальной характеристикой и, в частности, для баллистических улик, при этом используют фотометрическое стерео путем определения и решения множества систем нелинейных уравнений, содержащих диффузный член и зеркальный член, с тем, чтобы определить поле N(x, y) векторов нормалей к поверхности и использовать N(x, y) для определения пространственной топографии Z(x, y). 3 н. и 17 з. п. ф-лы,9 ил.

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано для измерения профиля тоннелей. Согласно способу, формируют узкий световой пучок с помощью блока подсветки, направляют его на поверхность тоннеля с помощью зеркала, наклоненного к оси тоннеля и принадлежащего блоку подсветки, формируют сечение профиля тоннеля в виде последовательно подсвеченных за счет вращения указанного зеркала участков, регистрируют их изображения видеокамерой и направляют оптическую ось видеокамеры в центр кольцевой зоны изменения радиуса тоннеля с помощью зеркала, принадлежащего видеокамере. Видеокамеру с ее зеркалом вращают вокруг оси тоннеля синхронно с вращением зеркала блока подсветки. Далее сопоставляют изображения участков с участками эталонного профиля и выявляют изменения радиуса сечения профиля. Угол наклона оптической оси видеокамеры к оси тоннеля определяют по формуле где R - радиус сечения эталонного профиля тоннеля; ΔR - ширина кольцевой зоны изменения радиуса сечения профиля тоннеля; b - расстояние между зеркалом блока подсветки и зеркалом видеокамеры вдоль оси тоннеля; φ1 - угол наклона зеркала блока подсветки к оси тоннеля. Технический результат - уменьшение погрешности измерения радиуса сечения профиля. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области сенсорного управления координатными станками и может выполнять роль устройства защиты оператора и устройства автоматического отслеживания правильности исполнения программы обработки изделия. Устройство содержит инфракрасную сенсорную рамку, блок обработки информации, связанный с блоком обмена данными, выполненным с возможностью подключения к компьютеру станка, а также блок визуализации в виде цифрового проектора. При этом упомянутая рамка выполнена с прямоугольным контуром с возможностью размещения на поверхности рабочего стола станка и включает в себя линейки инфракрасных светодиодов и противолежащих им инфракрасных фотодатчиков. Изобретение позволяет создать сенсорный интерфейс разработки программ обработки изделия и управления координатным станком, а также упростить и создать более безопасные условия работы оператора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении отклонений округлости сечений крупногабаритных тел вращения. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений округлости и снижение трудоемкости измерительного процесса. Указанный технический результат достигается при измерении отклонений от круговой формы сечений корпусов цилиндрических вставок судов или подводных лодок, при котором размечают на внутренней поверхности обшивки корпуса контрольные точки в плоскости каждого контролируемого сечения и устанавливают на них отражатели, а внутри корпуса размещают измерительное устройство типа лазерного тахеометра. Сканируют контрольные точки, координаты контрольных точек передают на компьютер, который накапливает результаты замеров, затем последовательно перебазируют измерительное устройство относительно координат корпуса для дальнейшего сканирования всего массива контрольных точек сечений. Повышение точности и достоверности измерения отклонения от круговой формы корпусных конструкций обеспечивается охватом полного массива координат точек разметки без их пропусков и применением высокоточного лазерного инструмента с погрешностью измерения не более ±0,3 мм. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается, в частности, монтажа блоков остова корабля в судовом плавучем доке. Предложена система управления степенью проведения монтажа в судовом плавучем доке, которая включает в себя: узел наблюдения, включающий в себя датчик осадки, расположенный в доке и измеряющий степень изгибания днища дока, и узел фотографирования, расположенный снаружи дока и измеряющий состояние боковых стенок дока; узел измерения, который размещается в доке и измеряет состояние блоков остова корабля, смонтированных в доке, в реальном времени; узел управления степенью монтажа, который размещается в доке и управляет степенью проведения монтажа в доке, которая изменяется согласно воздействию блоков остова корабля, смонтированных в доке; и контроллер, который анализирует текущую ситуацию дока и текущую ситуацию степени монтажа на основе информации, измеренной посредством узла наблюдения и узла измерения, и управляет узлом управления степенью монтажа, чтобы управлять степенью проведения монтажа в доке согласно результату анализа. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения монтажных работ в судовом плавучем доке. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области геодезического контроля резервуаров вертикальных цилиндрических стальных и может быть использовано при поверке стальных и железобетонных резервуаров вертикальных цилиндрических, предназначенных для хранения и проведения торговых операций с нефтью, нефтепродуктами и прочими жидкостями. В заявленном способе определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали геодезическим методом по нижнему периметру вышеупомянутого резервуара производят сканирование по нижнему периметру внешней поверхности стенки и наружного контура днища резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 5 см. Определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, далее выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара. Моделируют проектную цифровую трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара. Технический результат - повышение точности и достоверности определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического методом наземного лазерного сканирования. 2 ил.
Наверх