CN104457564B - 一种高精度靶材测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度靶材测量系统及方法，包括：检测平台、光学检测单元、数据收集处理单元和控制单元，所述检测平台中间设置有一中空腔，所述中空腔上设置有可拆卸的活动板，所述活动板可将所述中空腔完全覆盖，所述中空腔内部设置至少一组限位组件，所述限位组件固定靶材并可带动所述靶材旋转，所述限位组件连接驱转装置并由其驱动；所述光学检测单元包括镜头和光栅投影装置，由于检测平台和光学检测单元都是活动的，通过控制其运动的方向和距离，可以实现对不同规格和形状靶材的任意位置的高精度三维检测，而且所述限位组件可带动靶材旋转，使检测过程中不需要翻转靶材，提高了检测效率。

Description

一种高精度靶材测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像测量仪器，具体地说一种高精度靶材测量系统及方法。

背景技术

在面板制造领域、太阳能薄膜电池生产领域以及半导体器件生产领域，都需要用到金属镀膜设备，由于其重要的原材料靶材，价格高昂，实际利用率低，一直以来成为生产成本降低的重要研究点。改变靶材形状，改善磁场分布环境，优化设备设计等等技术的提出，在一定程度上提高了靶材的利用率的问题。但如何精确、快捷的得知靶材的实际使用情况以及使用率等信息，一直没有比较便捷的方法。

在实际工业生产中，随着时间的增加，靶材表面会被蚀刻出深浅不一的凹槽，并且现状各不相同。由于靶材的厚度一定，其寿命也被限定，为确保生产安全，需要不定期对靶材表面的凹槽深度以及形态做测量和分析，已达到靶材利用率的最大化。对其凹槽的深度以及表明形态大多通过人工的方式测量，部分采用机械方式测量，其测量误差较大，工作量大，并且测量通常为采样测量，不具有典型性和代表性，并且对于特殊规格和形状的靶材测量难度大或者无法测量。

现有技术中有一些影像测量仪，如中国专利CN102620651A、名称为《影像测量仪》中公布一种影像测量仪，其包括机台计算机、连接计算机的控制装置、装设于机台的承载工件的承载部、第一移动机构、装设于该第一移动机构上且可沿机台的XYZ三维坐标平面移动的第一测量镜头、第二移动机构、装设于该第二移动机构上且可沿机台坐标平面移动的第二测量镜头、第三移动机构及装设于该第三移动机构且可沿机台坐标平面移动的第三测量镜头，在测量过程中，通过计算机调控该控制装置，以操控该第一测量镜头对准待测工件的一个表面、控制第二测量镜头及第三测量镜头移动并可以分别对准待测工件两个不同方位的表面。

该专利中承载部可旋转的装设于该平台上，可带动样品旋转，达到减少多次翻转样品的目的，但是该专利在测量靶材时，如圆柱形靶材，当靶材长度长，无法将其垂直放置，只能将其横放在该平台上，那么这样放置进行检测的时候，圆柱形靶材下面与平台的接触面不论在改平台如何旋转的情况下也是无法测量到的，还是必须进行翻转并且从新设定一次测量，测量的时间将较长并且浪费人力，而且该专利的检测采用的是二维的检测技术，只能获取样品平面的一些的特征，无法获得样品的三维数据，满足不了现在检测的需要。

发明内容

为此，本发明要解决现有技术在检测过程中必须进行翻转补测，并且只能采集二维数据的问题，从而提出一种适用于靶材使用检测领域的可以实现靶材放置后一次测量完成，无需翻转，并且实现3D测量的高精度靶材测量系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下方案：

一种高精度靶材测量系统，包括：

检测平台，用于放置靶材；

光学检测单元，设置在所述检测平台上方，可在三维范围内运动，用于采集所述检测平台上放置的靶材图像;

数据收集处理单元，与所述光学检测单元、检测平台分别连接，采集样品检测参数，并对其进行相应的计算、处理和发送；

控制单元，与光学检测单元、检测平台分别和数据收集处理单元分别连接，接收所述数据收集处理单元处理后的信息并对其他单元进行控制；

所述检测平台中间设置有一中空腔，所述中空腔上设置有可拆卸的活动板，所述活动板可将所述中空腔完全覆盖，所述中空腔内部设置至少一组限位组件，所述限位组件固定靶材并可带动所述靶材旋转，所述限位组件连接驱转装置并由其驱动；

所述光学检测单元包括镜头和光栅投影装置，所述光栅投影装置对靶材进行投影扫描，所述镜头采集所述光栅投影装置投射的光栅投影信息，并发送给所述数据收集处理单元。

一组所述限位组件包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件与所述驱转装置联动，所述驱转装置设置至少一个，所述驱转装置连接有转轴，所述转轴穿过所述检测平台伸入所述第一限位件的下侧；所述转轴和所述第一限位件上分别设置有齿轮，所述转轴上的齿轮与所述第一限位件上的齿轮相互齿合，所述驱转装置通过所述转轴与所述第一限位件联动。

一组所述限位组件包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件与所述驱转装置联动，所述驱动装置设置一个，所述驱转装置连接有转轴，所述转轴穿过所述检测平台伸入所述第一限位件的水平一侧，所述转轴和所述第一限位件上分别设置有齿轮，所述转轴通过传动带与多个所述第一限位件联动。

所述第一限位件和第二限位件分别包括两个平行设置的限位杆，所述限位杆上设置有增加摩擦的垫圈，所述第一限位件的两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度，所述第二限位件的两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度。

在所述检测平台的底部设置有底座，所述检测平台与所述底座为可拆卸的连接；

在所述底座的两侧分别设置有Y轴向导轨，两个所述Y轴向导轨分别与一个龙门架的两个底端连接，所述龙门架可在所述Y轴向导轨上沿Y轴运动，所述龙门架的横梁上还设置有X轴向导轨。

所述光学检测单元连接有X轴移动机构，所述X轴移动机构与X轴向导轨连接，可沿X轴运动；所述X轴移动机构的一侧还设置有Z轴向导轨。

所述镜头设置在转动部件上，所述转动部件至少设置两个，所述转动部件一端与所述安装部件转动连接，所述镜头设置在所述转动部件的另一端；

所述安装部件下侧中间连接所述光栅投影装置，所述安装部件上侧中间连接有摇摆部件，所述摇摆部件的一侧与Z轴移动机构的一侧通过连动轴连接，所述摇摆部件可沿轴摇摆；

所述Z轴移动机构设置在Z轴向导轨上，可带动其他部件沿Z轴运动。

所述Z轴移动机构通过从动螺杆沿Z轴运动，所述从动螺杆从上端伸入Z轴移动机构，所述从动螺杆上的外螺纹与所述Z轴移动机构内的内螺纹吻合，所述从动螺杆上端通过齿轮与主动螺杆齿合，所述主动螺杆与设置在X轴移动机构上的螺杆驱动机构连接。

所述安装部件与所述摇摆部件通过垂直转轴连接，所述垂直转轴还连接有第一驱动装置，所述转动部件通过旋转轴与安装部件连接，所述旋转轴连接有第二驱动装置，所述连动轴连接有第三驱动装置。

所述检测平台下方设置有多个抵触机构，所述抵触机构包括气缸、电磁阀和传感器，所述抵触机构用于保持检测平台的水平。

所述X轴向导轨和所述Y轴向导轨为磁性导轨，所述Z轴向导轨为双梯形滑轨。

所述光学检测单元和所述龙门架上设置有光栅尺，所述X、Y、Z轴向导轨两端都设有限位传感器。

一种采用所述的测量系统的测量方法，包括以下步骤：

（1） 将柱状靶材放置在所述检测平台上，将所述活动板拆下，把柱状靶材放置在所述限位组件上；

（2） 在所述控制单元中选定需要扫描的范围，所述控制单元将命令发送给检测平台和光学检测单元，所述检测平台中的驱转装置通过所述限位组件带动靶材旋转，所述光学检测单元在三维空间内调节位置，对靶材进行采样，然后将采样数据发送给所述数据收集处理单元；

（3） 所述数据收集处理单元对采集的图像进行处理后得到靶材的三维模型，通过对原始靶材的三维数据建立的三维模型进行对比，计算出消耗的体积，得出靶材的使用量。

所述步骤（1）还包括：所述控制单元根据实际需要，控制多个所述抵触机构的电磁阀，将所述检测平台升至设定位置，保证所述检测平台的水平度。

所述步骤（2）中所述光学检测单元在三维空间内调整到合适位置的步骤具体为：所述控制单元根据设定的扫描范围，控制所述龙门架、X轴移动机构和Z轴移动机构沿X、Y、Z轴方向移动，在移动过程中根据光栅尺和限位传感器反馈的数据进行动态调节。

所述控制单元还可以控制所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，使所述安装部件、转动部件和摇摆部件转动到需要位置，使设置在转动部件上的镜头进行多方位的采集。

所述步骤（3）具体为：对检测得到的靶材的三维模型中的组成点进行点数据的计算，与原靶材三维模型的点数据进行对比，得出靶材消耗的体积。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明所述的一种高精度靶材测量系统，包括：检测平台，用于放置靶材；光学检测单元，设置在所述检测平台上方，可在三维范围内运动，用于采集所述检测平台上放置的靶材图像;数据收集处理单元，与所述光学检测单元、检测平台分别连接，采集样品检测参数，并对其进行相应的计算和处理，发送；控制单元，与光学检测单元、检测平台分别和数据收集处理单元分别连接，根据所述数据收集处理单元处理后的信息对其他单元进行控制；所述检测平台中间设置有一中空腔，所述中空腔上设置有可拆卸的活动板，所述活动板可将所述中空腔完全覆盖，所述中空腔内部设置至少一组限位组件，所述限位组件固定靶材并可带动所述靶材旋转，所述限位组件连接驱转装置并由其驱动；所述光学检测单元包括镜头和光栅投影装置，所述光栅投影装置对靶材进行投影扫描，所述镜头采集所述光栅投影装置投射的光栅投影，并发送给所述数据收集处理单元；本发明在检测平台上中设置了中空腔，在遇到特殊性质靶材时，用所述限位组件将靶材托住并带动其旋转，使测量过程中不需要将靶材进行手动翻转并重新设定采样命令，并且通过设置所述光栅投影装置和镜头实现了3D采样，全面的采集到靶材的三维数据，提高了测量的精确度。

（2）本发明所述的一种高精度靶材测量系统，所述限位杆上设置有增加摩擦的垫圈，设置增加摩擦的垫圈可以使限位杆在带动样品转动的过程更稳定，避免出现打滑的情况。

（3）本发明所述的一种高精度靶材测量系统，在所述检测平台的底部设置有底座，所述检测平台与所述底座为可拆卸的连接；在所述底座的两侧分别设置有Y轴向导轨，两个所述Y轴向导轨分别与一个龙门架的两个底端连接，所述龙门架可在所述Y轴向导轨上沿Y轴运动，所述龙门架的横梁上还设置有X轴向导轨，所述X轴移动机构的一侧还设置有Z轴向导轨，所述Y轴向导轨、X轴向导轨和Z轴向导轨给所述光学检测单元提供了在X、Y、Z轴三维方向的移动提供了具体的实现方法，并且可以根据材料的大小将其扩大和缩小，根据实际应用进行设定。

（4）本发明所述的一种高精度靶材测量系统，所述镜头设置在转动部件上，所述转动部件至少设置两个，所述转动部件与安装部件铰接，所述转动部件可沿旋转轴转动；所述安装部件下侧中间连接所述光栅投影装置，所述安装部件上侧中间连接有摇摆部件，所述摇摆部件的一侧与Z轴移动机构的一侧通过连动轴连接，所述摇摆部件可沿轴摇摆；所述Z轴移动机构设置在Z轴向导轨上，可带动其他部件沿Z轴运动，调节光学检测单元与靶材之间距离，所述摆动部件、转动部件和安装部件的旋转可以使镜头调节到更多的角度，使本系统能采集到靶材更多更全面的图像数据。

（5）本发明所述的一种高精度靶材测量系统，所述光学检测单元和所述龙门架上设置有光栅尺，所述X、Y、Z轴向导轨两端都设有限位传感器，设置的光栅尺和限位传感器使所述光学检测单元和龙门架在移动过程中控制更精确，提高系统的稳定性。

（6）一种高精度靶材测量方法，包括以下步骤：将柱状靶材放置在所述检测平台上，将所述活动板拆下，把柱状靶材放置在所述限位组件上；在所述控制单元中选定需要扫描的范围，所述控制单元将命令发送给检测平台和光学检测单元，所述检测平台中的驱转装置通过所述限位组件带动靶材旋转，所述光学检测单元在三维空间内调节位置，对靶材进行采样，然后将采样数据发送给所述数据收集处理单元；所述数据收集处理单元对采集的图像进行处理后得到靶材的三维模型，通过对原始靶材的三维数据建立的三维模型进行对比，计算出消耗的体积，得出靶材的使用量，本方法通过转动靶材实现一次测量，并且采用光栅三维成像技术，采集靶材的三维数据，并通过数据处理得到精确的数据模型，经过计算得出靶材精确的消耗量，整个检测过程可以实现自动控制，提高效率节省了人力，避免了现有技术中通过人工或机械方式测量，其测量误差大，工作量大的问题。

（7）一种高精度靶材测量方法，所述控制单元根据实际需要，控制多个所述抵触机构的电磁阀，将所述检测平台升至设定位置，保证所述检测平台的水平度，本方法中的检测平台可以通过所述控制单元的实时控制实现动态平衡，相比于现有技术中检测平台为固定连接，本方法可以满足更多的工业需求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述一种高精度靶材测量系统的结构示意图；

图2是本发明所述一种高精度靶材测量系统的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明所述检测平台的主视图；

图4是本发明所述光学检测单元的主视图；

图5是本发明所述光学检测单元的侧视图。

图中附图标记表示为：1-检测平台，2-光学检测单元，3-龙门架，4-Y轴向导轨，5-底座，11-抵触机构，12-活动板，13-中空腔，14-第一限位件，15-第二限位件，16-转轴，17-驱转装置，20-第一驱动装置，21-光栅投影装置，22-镜头，23-安装部件，24-转动部件，25-Z轴移动机构，26-摇摆部件，27-第三驱动装置，28-连动轴，29-垂直转轴，211-X轴移动机构，212-从动螺杆，213-主动螺杆，214-螺杆驱动机构，215-Z轴向导轨，31-X轴向导轨，32-光栅尺。

具体实施方式

下面提供本发明所述一种高精度靶材测量系统及方法的具体实施方式。

实施例1

本实施例所述的一种高精度靶材测量系统，其结构框图如题1所示，包括：检测平台1，用于放置靶材，所述检测平台1可以根据需要设置在现有的一些检测平台1上；光学检测单元2，设置在所述检测平台1上方，可在三维范围内运动，所述光学检测单元2采用可控制的移动机构进行三维空间内的移动，用于采集所述检测平台1上放置的靶材图像;数据收集处理单元，采用数据收集和处理的机构，与所述光学检测单元2、检测平台1分别连接，采集样品检测参数，并对其进行相应的计算和处理，发送；控制单元，可采用PLC等自动控制器件，与光学检测单元2、检测平台1分别和数据收集处理单元分别连接，根据所述数据收集处理单元处理后的信息对其他单元进行控制。

所述检测平台1中间设置有一中空腔13，所述中空腔13大小可跟进实际需要进行调整，所述中空腔13上设置有可拆卸的活动板12，所述活动板12可将所述中空腔13完全覆盖，当活动板12覆盖在所述中空腔13上时，本发明可以像其他检测平台1一样检测，当活动板12拆下后，可以针对特殊形状，如柱状靶材进行检测，所述中空腔13内部设置至少一组限位组件，如设置一组限位组件不能满足检测量的需求，则可以同时设置多组限位组件，实现批量的检测，提供效率，所述限位组件固定靶材并可带动所述靶材旋转，所述限位组件连接驱转装置17并由其驱动，所述驱转装置17带动限位组件旋转，所述限位组件带动放置在其上的靶材旋转，实现自动翻转，避免人工翻转带来的检测时间长的问题。

所述光学检测单元2包括镜头22和光栅投影装置21，所述光栅投影装置21对靶材进行投影扫描，所述镜头22采集所述光栅投影装置21投射的光栅投影信息，并发送给所述数据收集处理单元，利用光栅投影重建三维物体就是通过光栅投影装置21将光栅图样投影于被测样品表面，所述镜头22摄下物体表面上变形的光栅图样，然后对所摄取到的物体表面上变形的光栅图样进行匹配和计算来确定深度信息，从而由深度信息重建出三维物体的表面。

本发明中，由于检测平台1和光学检测单元2都是活动的，通过对其进行控制，便可以控制其运动的方向和距离，可以实现对不同规格和形状靶材的任意位置的高精度三维检测。

实施例2

在实施例1所述的一种高精度靶材测量系统的基础上，一组所述限位组件优选的包括第一限位件14和第二限位件15，所述第一限位件14优选的为两个平行设置的限位杆，两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度，用于将靶材托住，如图3所示；所述限位杆上优选的设置有增加摩擦的垫圈，所述垫圈优选为橡胶圈，所述第二限位件15包括两个平行设置的限位杆，两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度；第二限位件15为独立可自由旋转的，其为滚轮方式固定在其支撑柱上。当圆柱体靶材放置其上部时，第一限位件14带动旋转，此时第二限位件15被动旋转。

第一限位件14和第二限位件15分别设置在所述中空腔13内部相对的两端，其中一个限位件与所述驱转装置17联动或者该两个限位件分别与所述驱转装置17联动，根据实际需要如靶材的重量等进行配置。

所述驱转装置17设置至少一个，所述驱转装置17连接有转轴16，所述转轴16穿入所述检测平台1，伸入中空腔13中，为了不影响靶材放置在所述限位组件上，所述转轴16位于所述第一限位件14的下侧；所述转轴16和所述第一限位件14上优选的分别设置有齿轮，所述转轴16上的齿轮与所述第一限位件14上的齿轮相互齿合，如图3所示，所述驱转装置17带动所述转轴16转动，所述转轴16通过齿轮带动所述第一限位件14转动，进而所述第一限位件14带动放置在其上的靶材转动，使得靶材在检测过程中不用再进行人工翻转，一次完成检测，所述驱转装置17设置满足缓慢转动即可。

作为其他可以变换的实施方式，所述限位杆上还可以其他增加摩擦的垫圈，还可以通过设置螺纹来增加摩擦，所述转轴16可设置其他可以带动第一限位件14转动的传动方式，如所述转轴16伸入中空腔13中并位于所述第一限位件14的水平一侧，所述转轴16和所述第一限位件14上分别设置有传动轮，所述转轴16通过传动带与多个所述第一限位件14联动，所述驱转装置17通过所述转轴16带动传送带，所述传动带可以带动一个或多个第一限位件14，所述第一限位件14带动样品转动。

实施例3

在以上实施例所述的一种高精度靶材测量系统的基础上，如图2所示，在所述检测平台1的底部设置有底座5，所述检测平台1与所述底座5为可拆卸的连接，所述底座5为检测平台1提供一个稳定的工作环境，并提供缓冲的作用。

在所述底座5的两侧分别设置有Y轴向导轨4，两个所述Y轴向导轨4分别与一个龙门架3的两个底端连接，所述龙门架3可在所述Y轴向导轨4上沿Y轴运动，所述龙门架3的横梁上还设置有X轴向导轨31；所述X轴向导轨31和Y轴向导轨4优选的采用磁性导轨，所述磁性轨道运行精确，保证了测量的准确性，所述光学检测单元2连接有X轴移动机构211，所述X轴移动机构211与X轴向导轨31连接，可沿X轴运动；所述X轴移动机构211的一侧还设置有Z轴向导轨215，所述Z轴向导轨215优选的采用双梯形滑轨。

所述镜头22设置在转动部件24的下侧前端，如图4所示，所述转动部件24优选的为平面形，且至少设置两个，所述转动部件24一端与所述安装部件23转动连接，所述镜头22设置在所述转动部件24的另一端，所述安装部件23优选的为平面，其边数可根据转动部件24的数量进行变换，设置两个转动部件24可以满足正常的检测要求，有特殊需要可以再增加设置。

所述安装部件23下侧中间连接所述光栅投影装置21，所述安装部件23上侧中间连接有摇摆部件26，所述摇摆部件26的一侧与Z轴移动机构25的一侧通过连动轴28连接，所述安装部件23与所述摇摆部件26通过垂直转轴29连接，所述垂直转轴29还连接有第一驱动装置20，所述转动部件24通过旋转轴与安装部件23连接，所述旋转轴连接有第二驱动装置，所述连动轴28连接有第三驱动装置27，所述第一驱动装置20、第二驱动装置和第三驱动装置27优选的采用马达，所述控制单元与所述第一驱动装置20、第二驱动装置和第三驱动装置27连接，根据输入的命令控制这些驱动装置的转动，从而带动摇摆部件26、安装部件23和转动部件24的转动，实现多方位多角度调节镜头22角度。

所述Z轴移动机构25设置在Z轴向导轨215上，如图5所示，可带动其他部件沿Z轴运动；所述Z轴移动机构25通过从动螺杆212沿Z轴运动，所述从动螺杆212从上端伸入Z轴移动机构25，所述从动螺杆212上的外螺纹与所述Z轴移动机构内的内螺纹吻合，所述从动螺杆212上端通过齿轮与主动螺杆213齿合，所述主动螺杆213与设置在X轴移动机构211上的螺杆驱动机构214连接，所述螺杆驱动机构214优选的采用马达，其带动主动螺杆213旋转，所述主动螺杆213通过齿合的齿轮带动从动螺杆212旋转，而从动螺杆212旋转后带动Z轴移动机构25在Z轴方向移动，带动与所述Z轴移动机构25连接的其他部件，调节镜头22与靶材之间在Z轴上的距离。

所述检测平台1下方优选的设置有多个抵触机构11，所述抵触机构11包括气缸、电磁阀和传感器，所述抵触机构11用于保持检测平台1的水平，所述电磁阀和传感器和所述控制单元连接，当在控制单元输入命令后，控制单元输出命令控制所述电磁阀将检测平台1升起，并通过传感器的实时反馈保持平台的水平。

所述光学检测单元2和所述龙门架3上优选的设置有光栅尺32，所述光栅尺32可以精确反馈所述光学检测单元2和所述龙门架3所处的位置，以便所述控制单元进行控制，所述X、Y、Z轴向导轨两端都优选的设有限位传感器，设置的光栅尺32和限位传感器使所述光学检测单元2和龙门架3在移动过程中控制更精确，提高系统的稳定性。

实施例4

一种采用以上实施例所述的高精度靶材测量系统的测量方法，包括以下步骤：

（1） 将柱状靶材放置在所述检测平台1上，将所述活动板12拆下，把柱状靶材放置在所述限位组件上，在检测普通靶材如平面靶材时，不需要将活动板12取下，直接将平面靶材放置在所述检测平台1上；

（2） 在所述控制单元中选定需要扫描的范围，此范围应略大于被检测靶材的范围，所述控制单元会自动识别出距离HOME点最近的那个点，并由此开始扫描工作，所述控制单元将命令发送给检测平台1和光学检测单元2，所述检测平台1中的驱转装置17通过所述限位组件带动靶材旋转，所述光学检测单元2在三维空间内调节位置，对靶材进行采样，光栅投影装置21会投射多幅具有编码信息的结构光到待测样品上，同时，所述镜头22同步采集图像信息，对所采集的图像进行解码运算，并且利用匹配技术将对应的两个镜头采集到的图像中的特征点进行对应，利用匹配算法和三角形测量原理计算出采集的公共视野区像素点的三维点云数据，并将这些数据存储起来。（匹配技术是指镜头在扫描实物过程中，需要将实物相关信息通过机器转换成电子数据时，虚拟坐标系和世界坐标系之间的匹配技术。三角形测量原理是指测量时，由于被测样品到镜头以及镜头和光栅投影装置之间的距离固定，那么由于测量样品高度不同，所以所投影上的光栅条纹也会发生变化，依据相似三角形原理即可求得其高度差值。）对于较大的被测靶材，当完成一侧的扫描之后，所述光学检测单元2自动返回至下一个需要检测的区域起始点开始继续扫描，直至完成对靶材的扫描工作，然后将采样数据发送给所述数据收集处理单元；

（3） 所述数据收集处理单元对采集的图像进行处理后得到靶材的三维模型，在光学检测头扫描的过程中，时时的将检测到的点数据传输至数据收集处理单元，由它对收集到的数据进行去噪、二值化、细化和修正等处理，扫描结束后，数据收集处理单元完成对所有收集到的数据的处理工作，此时将这些数据在三维空间中组件起来，最终呈现出来待检测靶材的三维立体效果图。通过三维立体的图形可以快速的知道靶材表面很细微的形貌特点，通过对原始靶材的三维数据建立的三维模型进行对比，对检测得到的靶材的三维模型中的组成点进行点数据的计算，与原靶材三维模型的点数据进行对比，得出靶材消耗的体积，得出靶材的使用量。

实施例5

在实施例4所述的测量方法的基础上，所述步骤（1）还包括：所述控制单元根据实际需要，控制多个所述抵触机构11的电磁阀，将所述检测平台1升至设定位置，保证所述检测平台1的水平度。

所述步骤（2）中所述光学检测单元2在三维空间内调整到合适位置的步骤具体为：所述控制单元根据设定的扫描范围，控制所述龙门架3、X轴移动机构211和Z轴移动机构25沿X、Y、Z轴方向移动，在移动过程中根据光栅尺32和限位传感器反馈的数据进行动态调节，X、Y磁性轨道在电流的驱动下由HOME点沿Y轴方向运动，磁性轨道的运动长度通过光栅尺32来控制，其步长精度可达1/100mm。

所述控制单元还可以控制所述第一驱动装置20、第二驱动装置和第三驱动装置27，使所述安装部件23、转动部件24和摇摆部件26转动到需要位置，使设置在转动部件24上的镜头22进行多方位的采集。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种高精度靶材测量系统，包括：

检测平台，用于放置靶材；

光学检测单元，设置在所述检测平台上方，可在三维范围内运动，用于采集所述检测平台上放置的靶材图像；

数据收集处理单元，与所述光学检测单元、检测平台分别连接，采集样品检测参数，并对其进行相应的计算、处理和发送；

控制单元，与所述光学检测单元、检测平台和数据收集处理单元分别连接，接收所述数据收集处理单元处理后的信息并对其他单元进行控制；

其特征在于：

所述检测平台中间设置有一中空腔，所述中空腔上设置有可拆卸的活动板，所述活动板可将所述中空腔完全覆盖，所述中空腔内部设置至少一组限位组件，所述限位组件固定靶材并可带动所述靶材旋转，所述限位组件连接驱转装置并由其驱动；

所述光学检测单元包括镜头和光栅投影装置，所述光栅投影装置对靶材进行投影扫描，所述镜头采集所述光栅投影装置投射的光栅投影信息，并发送给所述数据收集处理单元；

一组所述限位组件包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和第二限位件分别包括两个平行设置的限位杆，所述限位杆上设置有增加摩擦的垫圈，所述第一限位件的两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度，所述第二限位件的两个所述限位杆之间距离小于靶材宽度。

2.据权利要求1所述的高精度靶材检测平台，其特征在于，所述第一限位件与所述驱转装置联动，所述驱转装置设置至少一个，所述驱转装置连接有转轴，所述转轴穿过所述检测平台伸入所述第一限位件的下侧；所述转轴和所述第一限位件上分别设置有齿轮，所述转轴上的齿轮与所述第一限位件上的齿轮相互齿合，所述驱转装置通过所述转轴与所述第一限位件联动。

3.据权利要求1所述的高精度靶材检测平台，其特征在于，所述第一限位件与所述驱转装置联动，所述驱转装置设置一个，所述驱转装置连接有转轴，所述转轴穿过所述检测平台伸入所述第一限位件的水平一侧，所述转轴和所述第一限位件上分别设置有齿轮，所述转轴通过传动带与多个所述第一限位件联动。

4.根据权利要求1所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，在所述检测平台的底部设置有底座，所述检测平台与所述底座为可拆卸的连接；在所述底座的两侧分别设置有Y轴向导轨，两个所述Y轴向导轨分别与一个龙门架的两个底端连接，所述龙门架可在所述Y轴向导轨上沿Y轴运动，所述龙门架的横梁上还设置有X轴向导轨。

5.根据权利要求4所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述光学检测单元连接有X轴移动机构，所述X轴移动机构与所述X轴向导轨连接，可沿X轴运动；所述X轴移动机构的一侧还设置有Z轴向导轨。

6.根据权利要求5所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，

所述镜头设置在转动部件上，所述转动部件至少设置两个，所述转动部件一端与安装部件转动连接，所述镜头设置在所述转动部件的另一端；

所述安装部件下侧中间连接所述光栅投影装置，所述安装部件上侧中间连接有摇摆部件，所述摇摆部件的一侧与Z轴移动机构的一侧通过连动轴连接，所述摇摆部件可沿轴摇摆；所述Z轴移动机构设置在所述Z轴向导轨上，可带动其他部件沿Z轴运动。

7.根据权利要求6所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述Z轴移动机构通过从动螺杆沿Z轴运动，所述从动螺杆从上端伸入所述Z轴移动机构，所述从动螺杆上的外螺纹与所述Z轴移动机构内的内螺纹吻合，所述从动螺杆上端通过齿轮与主动螺杆齿合，所述主动螺杆与设置在所述X轴移动机构上的螺杆驱动机构连接。

8.根据权利要求6所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述安装部件与所述摇摆部件通过垂直转轴连接，所述垂直转轴还连接有第一驱动装置，所述转动部件通过旋转轴与所述安装部件连接，所述旋转轴连接有第二驱动装置，所述连动轴连接有第三驱动装置。

9.根据权利要求8所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述检测平台下方设置有多个抵触机构，所述抵触机构包括气缸、电磁阀和传感器，所述抵触机构用于保持检测平台的水平。

10.根据权利要求5所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述X轴向导轨和所述Y轴向导轨为磁性导轨，所述Z轴向导轨为双梯形滑轨。

11.根据权利要求5所述的高精度靶材测量系统，其特征在于，所述光学检测单元和所述龙门架上设置有光栅尺，所述X、Y、Z轴向导轨两端都设有限位传感器。

12.一种采用权利要求1-11中任一项所述的高精度靶材测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将柱状靶材放置在所述检测平台上，将所述活动板拆下，把柱状靶材放置在所述限位组件上；

(2)在所述控制单元中选定需要扫描的范围，所述控制单元将命令发送给所述检测平台和所述光学检测单元，所述检测平台中的驱转装置通过所述限位组件带动靶材旋转，所述光学检测单元在三维空间内调节位置，对靶材进行采样，然后将采样数据发送给所述数据收集处理单元；

(3)所述数据收集处理单元对采集的图像进行处理后得到靶材的三维模型，通过对原始靶材的三维数据建立的三维模型进行对比，计算出消耗的体积，得出靶材的使用量。

13.一种采用权利要求9所述的高精度靶材测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将柱状靶材放置在所述检测平台上，将所述活动板拆下，把柱状靶材放置在所述限位组件上；

(2)在所述控制单元中选定需要扫描的范围，所述控制单元将命令发送给所述检测平台和所述光学检测单元，所述检测平台中的驱转装置通过所述限位组件带动靶材旋转，所述光学检测单元在三维空间内调节位置，对靶材进行采样，然后将采样数据发送给所述数据收集处理单元；

(3)所述数据收集处理单元对采集的图像进行处理后得到靶材的三维模型，通过对原始靶材的三维数据建立的三维模型进行对比，计算出消耗的体积，得出靶材的使用量；

所述步骤(1)还包括：所述控制单元根据实际需要，控制多个所述抵触机构的电磁阀，将所述检测平台升至设定位置，保证所述检测平台的水平度。

14.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述光学检测单元在三维空间内调整到合适位置的步骤具体为：所述控制单元根据设定的扫描范围，控制所述龙门架、X轴移动机构和Z轴移动机构沿X、Y、Z轴方向移动，在移动过程中根据光栅尺和限位传感器反馈的数据进行动态调节。

15.根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述控制单元还可以控制所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，使所述安装部件、转动部件和摇摆部件转动到需要位置，使设置在转动部件上的镜头进行多方位的采集。

16.根据权利要求12或13所述的测量方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：对检测得到的靶材的三维模型中的组成点进行点数据的计算，与原靶材三维模型的点数据进行对比，得出靶材消耗的体积。