三维测量工业内窥镜的双目光学系统_郭俊锋

《三维测量工业内窥镜的双目光学系统_郭俊锋》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第２２卷第９期光学精密工程Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．９２０１４年９月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｅｐｔ．２０１４文章编号１００４－９２４Ｘ（２０１４）０９－２３３７－０８三维测量工业内窥镜的双目光学系统郭俊锋１，刘鹏１，２，３，焦国华２，３＊，鲁远甫２，３，吕建成２，３（１．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳５１８０５５；３．深圳生物医学光电传感技术工程实验室，广东深圳５１８０５５）摘要：针对国内工业内窥镜只限于观察，无法满足工件三维尺寸测量的现状，设计了一种探头外径为６

2、ｍｍ并且可以向任意方向弯曲的三维测量工业内窥镜，并介绍了该内窥镜的双目光学系统及镜体内部结构的设计。首先，基于双目立体成像的原理，提出了一种具有双物镜、单图像传感器的新型双目光学系统。其次，根据光学系统的技术要求，设计了内窥镜的头部结构。考虑到一些工件内部结构比较复杂，分别设计了内窥镜的可弯曲结构以及后部操控机构以方便一些精密工件的检测。最后，通过三维图像处理软件对待测物表面两个特征点进行长度测量试验，得到了两个特征点的间距。实验结果表明：待测物表面两个特征点的长度测量误差在±０．２ｍｍ内。该系统基本实现了工业内窥镜的三维测量功能。关键词：工业内窥镜

3、；三维测量；双目光学系统；结构设计；蛇骨组件中图分类号：ＴＨ８７８文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１４２２０９．２３３７Ｂｉｎｏｃｕｌａｒｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｎｄｏｓｃｏｐｅｆｏｒｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ１，ＬＩＵＰｅｎｇ１，２，３，ＪＩＡＯＧｕｏ－ｈｕａ２，３＊，ＬＵＹｕａｎ－ｆｕ２，３，ＬＪｉａｎ－ｃｈｅｎｇ２，３ＧＵＯＪｕｎ－ｆｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

4、ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｓｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ；３．ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ）＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｈ．ｊｉａｏ＠ｓｉａｔ．ａｃ．ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｄｏｍｅｓｔｉｃｉｎｄｕｓ

5、ｔｒｉａｌｅｎｄｏｓｃｏｐｅｓａｒｅｏｎｌｙｌｉｍｉｔｅｄｉｎｓａｍｐｌｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄｃａｎｎｏｔｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｈａｐｅｓｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｎｄｏｓｃｏｐｅｗｈｏｓｅｐｒｏｂｅｈａｓａｎｏｕｔｓｉｄｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ６ｍｍａｎｄｉｓｂｅｎｄａｂｌｅｉｎａｎｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｂｉｎｏｃｕｌａｒｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｉｎｔｅｒｎａｌｓｔ

6、ｒｕｃｔｕｒｅ．Ｆｉｒｓｔ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｂｉｎｏｃｕｌａｒｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｄｕａｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｅｎｓａｎｄａｓｉｎｇｌｅｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｉｍａｇｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｈｅａｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌ收稿日期：２０１３－０９－２５；修订日期：２０１３－１１－１３．基金项目：深圳市科技研发资金重大产业技术攻关计划资助项目（Ｎｏ．ＺＤ２０１１１

7、１０８０１１１Ａ）２３３８光学精密工程第２２卷ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｏｍｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ，ａｂｅｎｄａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｂａｃｋ－ｅｎｄｃｏｎｔｒｏｌｄｅｖｉｃｅｏｆｅｎｄｏｓｃｏｐｅｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐａｒｔｓ，ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｗｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．

8、Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｗｏｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔａｒｇｅ