創意無極限，儀表大發明。今天為大家介紹一項國家發明授權專利――一種測量物體長度和/或位移的方法。該專利由蘇州市計量測試研究所申請，并于2017年9月19日獲得授權公告。
內容說明
本發明涉及計量領域，尤其涉及一種高精度遠距移測系統及用其測量位移、形變和長度的方法。
發明背景
長期以來，移測
顯微鏡一直是高精度長度測量的常用方法。采用這種方法通常工作距離較近，視場較小，因而限制其適用范圍。為了實現遠距離高精度長度測量，基于數字圖像相關的位移測量系統應運而生。其基本原理是將預先制作的標記在物體運動前后的數字圖像進行相關運算，以此計算出被測物體的位移量。
目前，采用數字圖像相關方法移測位移系統在遠距離工作情況下，通常分為兩種情況：(1)采用顯微裝置對物體局部放大成像，然后進行移測相關運算。這種方法可以保證在較遠工作距離的條件下獲得較高測量精度。這種方法所獲得的視場較小，且對物體成像位置較難調節。(2)對物體進行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，因此測量精度通常較為有限，假設物比像的放大倍率為N，誤差單個像元尺寸為dx，則整個物體誤差為Ndx。為了提高遠距離移測精度，部分學者提出采用
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，然后將圖像邊界進行相關運算。這種方法受到光照條件與邊緣提取算法的影響，難以獲得精確穩定的實驗結果。
發明內容
為此，本發明提供了一種高精度遠距移測系統及用其測量位移、形變和長度的方法，本發明通過使用兩個
圖像傳感器采集圖像并進行相關運算，從而解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術問題，從而顯著提升了測量精度。
圖為一種高精度遠距移測系統示意圖
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高精度遠距移測系統，包括位移平臺、被測物體、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器和計算機，所述位移平臺上放置被測物體，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器面向位移平臺放置，所述第二圖像傳感器前端放置有瞄準目鏡，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器與計算機進行通訊，所述位移平臺由驅動裝置驅動進行移動，所述驅動裝置由所述計算機控制；被測物體在位移平臺的帶動下發生位移，在位移過程中，被測物體在第一圖像傳感器和第二圖像傳感器中的位置發生變化，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。
優選的，還包括標記點所述標記點位于被測物體上或位于被測物體正下方的位移平臺上。還包括標記點所述標記點位于被測物體上或位于被測物體正下方的位移平臺上所述第一圖像傳感器帶有可變焦鏡頭。還包括標記點所述標記點位于被測物體上或位于被測物體正下方的位移平臺上所述驅動裝置為步進電機。
使用上述系統測量物體長度和/或位移的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、依據驅動裝置行程確定系統放大倍率，并將其存儲于計算機；S2、瞄準物體邊界并采集圖像A1，然后采集被測物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計算機；S3、在物體發生位移后，瞄準物體另一邊界并采集圖像B1，然后采集被測物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計算機；S4、計算機根據S3、S4中采集的圖像，計算出物體的長度和/或物體的位移。
優選的，所述步驟S2和S3之間還包括，驅動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。S4中計算機根據S2、S3中采集的圖像，確定發生位移前的物體邊界和發生位移后物體另一邊界的具體位置，并根據第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的CCD像元尺寸和系統放大倍率，計算出物體的長度和物體的位移。進行S1之前將標記設置于物體之上或設置于物體正下方的位移平臺上，標記點與被測物體相對位置在測量過程中保持不變。
使用上述的系統測量形變的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將標記點置于被測物體之上，并將物體放置于步進電機上；S2、依據步進電機行程確定系統放大倍率，并將其存儲于計算機；S3、瞄準物體特征區域并采集圖像A1，采集被測物整體的圖像A2，并將兩幅圖像傳輸至計算機；S4、為物體施加壓力，在發生形變后，瞄準物體同一個特征區域并采集圖像B1，采集被測物整體的圖像B2，并將兩幅圖像傳輸至計算機；S5、計算機根據S3、S4中采集的圖像，計算出物體的形變量。
優選的，所述特征區域為被測物體邊界或被測物體上的標記點。S5中計算機根據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、系統放大倍率的基礎上，計算出發生形變前后標記點的位移變化量。
本發明的有益效果是：本發明提供一種高精度遠距移測系統及用其測量位移、形變和長度的方法，本發明通過使用兩個圖像傳感器采集圖像并進行移測相關運算，可以解決了放大倍率與物體邊界難以精確判定的技術問題。本發明的系統有多功能測量的優點，不僅可以測位移，也可以測量物體形變，并且具有測量距離遠，放大倍數 可任意設定，放大或縮小均可，測量精度高的特性。本發明在測量距離1米處，物像放大倍率為5：1情況下，測量精度達1微米，最高精度可達0 .1微米。
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