Способ бесконтактного измерения топографии поверхности объекта и устройство для его осуществления

Способ бесконтактного измерения топографии поверхности объекта и устройство для его осуществления

Реферат

 

Способ бесконтактного измерения топографии поверхности объекта основан на последовательном измерении вдоль продольной вертикальной оси объекта контуров дискретных поперечных горизонтальных сечений его поверхности, по последовательности которых осуществляется геометрическая реконструкция поверхности объекта, образующая дискретный линейный каркас - топографию поверхности объекта. Для обеспечения наибольшего соответствия измеряемых контуров горизонтальным сечениям поверхности объекта измерение каждого контура производится в пренебрежимо малом интервале вертикального слоя его поверхности путем практически мгновенного определения геометрического места точек, по которому определяют измеряемый контур, образуемого пересечением множества полученных касательных лучей к поверхности объекта, охватывающих его с обеих сторон и лежащих в горизонтальной плоскости охватывающей объект окружности, положение которых определяется для каждой последовательно смещающейся по данной окружности точки положения источников широкоугольного оптического облучения объекта расходящимся веерным пучком лучей с угловой шириной, превышающей угловые поперечные размеры объекта, и соответствующего положения концов дуги тени за объектом на окружности, определяемого по сигналам оптических приемников, расположенных в заданных точках на той же окружности, из их группы, соответствующей противоположной источнику дуге окружности. Дискретный линейный каркас поверхности объекта определяют последовательным повторением указанных действий при скользящем смещении плоскости окружности вдоль вертикальной продольной оси объекта. Изобретение содержит и устройство для осуществления данного способа и обеспечивает повышение уровня автоматизации и точности индивидуального проектирования шаблонов одежды. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к швейной, и может быть использовано при бесконтактном измерении топографии поверхности объектов сложной формы, преимущественно фигуры человека, в частности для массовых антропометрических обследований населения и при изготовлении одежды по индивидуальным заказам, обеспечивающем повышение уровня автоматизации и точности индивидуального проектирования шаблонов одежды.

Известны различные системы объективного пространственного обмера фигуры человека или других тел сложной формы, отличающиеся степенью автоматизации данного процесса и принципами работы. Распространены контактные системы, в которых, например, данные о фигуре человека получают в виде функции или ее дискретных значений, заключающей в себе описание формы обмеряемой фигуры по угловому положению измерительной ленты в процессе ее качения по поверхности фигуры во время обмера (см., например, авторское свидетельство СССР 341465, кл. А 41 Н 1/04, 1969; авторское свидетельство СССР 508247, кл. А 41 Н 1/04, 1974; авторское свидетельство СССР 936874, кл. А 41 Н 1/04, 1980). При этом сечения или прямоугольные проекции фигуры человека восстанавливают по угловому отклонению измерительной ленты от направления радиус-вектора положения устройства подачи и приема измерительной ленты в пространстве, то есть от направления на центр кольцевой траектории движения лентопротяжного механизма. Замкнутая в кольцо измерительная лента выполняет функцию контактного элемента, прикатывающего легкую одежду и располагающегося по касательной к контуру сечения фигуры, что используется для измерений. Устройства, как правило, содержат узел углового сканирования (механизм обмера фигуры), электрически связанный с пультом управления и подвижно размещенный на вертикальной направляющей стойке, установленной на основании устройства, датчик положения и привод перемещения узла углового сканирования вдоль стойки с помощью механизма вертикального перемещения, и регистрирующие результаты измерений и вычислительные блоки, как, например, размещенные в пульте управления и соединенные между собой угломерный блок и блок обработки и выдачи информации (авторское свидетельство СССР 936874, кл. А 41 Н 1/04, 1980). В целом узел углового сканирования таких устройств представляет собой подвижно установленную для вертикального перемещения на стойке, ориентированную в горизонтальной плоскости кольцевую направляющую (круговое основание) с расположенными на ней подвижной кареткой с приводом вращения, подвижным датчиком углового отклонения измерительной ленты, кинематически связанным с лентой и выполненным в виде сигнальной планки, и с компенсатором натяжения измерительной ленты, посредством лентопротяжного механизма связанной с кареткой, а также отсекатели измерительной ленты и датчики положения каретки, выполненные в виде оптронных пар и размещенные на круговом основании с возможностью взаимодействия с сигнальной планкой. В процессе обмера человек остается неподвижным, в то время как лентопротяжный механизм равномерно движется по кольцевой направляющей вокруг фигуры человека, а последняя перемещается по вертикали и соответственно перемещается по вертикали плоскость расположения витка измерительной ленты, охватывающего объект. Таким образом, каретка с лентопротяжным механизмом описывает в пространстве винтовую линию вокруг объекта и, следовательно, выходная функция обмера поверхности содержит в себе описание винтового контура поверхности, измеренного в результате движения по поверхности фигуры единственной точки касания витка измерительной ленты со стороны сигнальной планки по винтовой линии, что усложняет и снижает точность алгоритма восстановления сечений (прямоугольных проекций) фигуры человека для дальнейших вычислений параметров фигуры с целью проектирования шаблонов одежды. Основным недостатком таких систем, кроме того, является низкая надежность в работе из-за большого числа подвижных, механически управляемых элементов устройств, участвующих в процессе обмера: это сама измерительная лента, подвижные натягивающие каретки, ограничители натяжения измерительной ленты, двигающиеся по соответствующим направляющим. Применение механических систем накладывает ограничения на продолжительность процесса обмера, что повышает вероятность погрешностей за счет подвижки объекта за длительное время измерения.

Общим недостатком систем контактного обмера фигуры человека является наличие погрешностей вследствие соприкосновения измерительных элементов с мягкими тканями поверхности тела человека, что снижает точность и скорость обмера, а также может вызвать неудобство и неприятные ощущения для измеряемого человека. Контактные методы также исключают возможность одновременного обмера более чем одного объекта, как, например, поверхность торса тела человека и рук или обеих ног, и ограничивают количество информации, получаемой об объекте. Это снижает общую информативность измерений и, как следствие, качественный уровень информационного обеспечения САПР одежды.

Бесконтактным способом изучают форму поверхности объемных тел при помощи устройств, излучающих электромагнитные световые или звуковые волны.

Известны бесконтактные стереофотограмметрические и автоматические телевизионные системы (обязательно включают съемочные камеры и воспроизводящий монитор) измерения поверхности тела человека, предлагающие аналоговое представление информации и требующие автоматического анализа изображений на ЭВМ для определения обхватных параметров тела (см., например, Петров С.В., Медведева Т.В. Метод проектирования цифровых моделей поверхностей манекенов фигур // Швейная промышленность. М., 1992. 5 и "Making measurements on a body" EP 0222498 А2, publ. 20.05.87, Bulletin 87/21). Первая технология основывается на методах короткобазисной фотограмметрии, которые позволяют проводить высокоточные множественные измерения координат трехмерных объектов по их разноракурсным изображениям. В основу данного способа изучения формы поверхности объекта положено изображение всей поверхности. Данные системы бесконтактного обмера характеризуются высокой точностью и скоростью измерений. Однако в них используются большие сложные оптические системы и массивы камер для измерений и предусматриваются особые требования к освещению и отражательной способности поверхности объекта, который необходимо измерить. Все это усложняет данные методы и устройства, создает неудобства в использовании, ограничивает возможности применения, значительно повышает стоимость систем, сложность и продолжительность алгоритмов автоматической обработки результатов измерений и, как следствие, нецелесообразность применения систем для малых партий измерений. Для обработки результатов обмера во многих случаях требуется работа устройства в системе со специализированными компьютерами.

Известны также системы оптического измерения топографии поверхности объектов сложной формы, как, например тела человека, путем блокирования или затенения источника когерентного света, отличающиеся по конструкции развертывающего устройства, траектории сканирующего луча, размеру и типу измеряемых объектов, типу фотоэлектронного преобразователя и способу фиксирования тени, оптической разрешающей способности. В основе метода топографического измерения формы и размеров поверхности объекта лежит измерение контура поверхности объекта в поперечных направлениях с определением горизонталей поверхности как поперечных сечений поверхности в виде замкнутых плоских кривых, в совокупности формирующих дискретный каркас - топографию поверхности измеряемого объекта. Горизонтали поверхности определяют как сечения измеряемого объекта, полученные в дискретных секущих горизонтальных плоскостях уровня.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности являются бесконтактный способ и устройство для оптического измерения топографии поверхности объекта (см. "Устройство для оптического измерения топографических параметров поверхности объекта" // Изобретения стран мира 08/98 или "Optical method and apparatus for measuring surface topography of an object" US 5636030, publ. 3.06.1997, Int. Cl.⁶ G 01 B 11/10; G 02 B 26/08). Устройство предназначено для измерения полной поверхности больших непрозрачных объектов сложной формы, как, например тело человека, и его характеристики в трех измерениях. В соответствии с текстом описания и схемным решением устройство содержит источник узкого луча света - генератор когерентного излучения типа лазера с малым сечением светового пучка, излучающего световой пучок с очень острой направленностью, т.е. малой расходимостью световых лучей в пучке, установленный в неподвижном горизонтальном положении над измеряемым объектом в оптомеханическом блоке, вмещающем устройство углового поперечного сканирования пространства лучом. Устройство также содержит фоточувствительный приемник излучения источника в виде одиночного оптического датчика состояния светового луча, на котором фокусируется отраженное излучение типа фотодиода, установленного в неподвижном осевом положении над измеряемым объектом в оптомеханическом блоке и регистрирующего состояния светового луча при его блокировании объектом и вырабатывающего электрический сигнал согласно количеству излучения, падающего на датчик в различные моменты времени. В настоящем изобретении используются единственный оптический приемник, который регистрирует состояния светового луча, а именно блокируется ли световой луч объектом или нет. Источник узкого светового луча оптически связан с внешней оптической системой отклоняющих зеркал для управления направлением излучения, ориентируемым последовательно в вертикальном и горизонтальном направлении по сложенному оптическому пути с многозвенной геометрической конфигурацией в плоскость измерения устройства многоракурсного поперечного углового сканирования его внутреннего пространства лучом, которое содержит механически управляемые конструктивные элементы, а именно вращающийся горизонтально ориентированный кронштейн-основание, конструктивно радиально связывающий пару размещенных по краям, оптически связанных поворотных зеркал в форме призмы с угловым наклоном рабочих граней 45^o, последовательно направляющих осевой луч горизонтально радиально во внешнюю сторону от центральной оси устройства на расстояние направляющей кронштейна, согласованного с радиусом кольцевого модуля, и радиальный луч - вертикально в положение слежения сканирующего многогранного зеркала, ведущее зубчатое колесо привода механической зубчатой передачи с внутренним зацеплением непрерывного вертикального движения кольцевого модуля, являющееся основанием для многогранного сканирующего зеркала, осуществляющее его вращение вокруг собственной оси и одновременно движение по окружности направляющей зубчатой передачи с внутреннем зацеплением, для углового сканирования в плоскости измерения кольца с внутренней поверхностью обратного отражения, выполненного в виде пирамиды с угловым наклоном граней 45^o, одновременно совершающего собственное вращение и движение вокруг объекта по направляющей (орбите) кольцевого модуля с помощью привода и разворачивающего и направляющего следящий луч внутрь кольцевого модуля в горизонтальную плоскость сканирования, и связанное с ведомым зубчатым колесом внутреннего зацепления механической передачи и с внутренней поверхностью обратного отражения сканирующего луча назад вдоль траектории падения через светоделительное зеркало и линзу на оптический датчик. Кольцевой модуль, имеющий достаточный диаметр для охвата измеряемого объекта и выполненный с возможностью вертикального перемещения вдоль центральной вертикальной осевой линии с помощью привода, размещен в оптомеханическом блоке устройства в горизонтальном положении и включает кольцевое основание с кольцевой направляющей вращательного движения сканирующего оптического элемента - многогранного зеркала, выполненной в виде поверхности зубчатого колеса с внутренним зацеплением передачи механизма привода вращения зеркала вдоль направляющей, и ведущее несущее зубчатое колесо этого механизма с соосно размещенным сверху на его внешнем диаметре многогранным зеркалом. Вдоль внутренней поверхности кольцевого модуля размещается лента с поверхностью обратного отражения луча вдоль траектории его падения. А также в оптомеханическом блоке устройства размещены в удалении от объекта и положении по одну сторону измеряемого объекта над ним источник, генерирующий узкий световой луч, и оптический датчик, регистрирующий состояния светового луча в процессе измерения, и оптически связаны между собой посредством внешней оптической системы отклоняющих зеркал для управления направлением излучения источника с помощью динамичных оптических элементов, передающей на оптический датчик поток света, не блокированный объектом, т.е. возвращающийся отраженный от внутренней обратно отражательной поверхности кольцевого модуля оптической системы луч, включающей также неподвижно расположенные вдоль центральной вертикальной оси оптомеханического блока светоделительное зеркало и фокусирующую излучение на детектор линзу.

Принятый световой поток преобразуется в электрический сигнал. В целом все конструктивные компоненты и оптический элементы устройства ориентированы вдоль центральной вертикальной оси оптомеханического блока, проходящей через центр кольцевого модуля, линзу и направляющее луч светоделительное зеркало и оптический датчик излучения. Эта ось является одновременно осью механического вращения элементов кинематического механизма сканирования по направляющей кольцевого модуля вокруг объекта и направлением относительного вертикального перемещения кольцевого модуля и объекта.

При измерении объекта, топографию поверхности которого необходимо получить, устанавливают в вертикальном положении в целом в одну линию с центральной осью оптомеханического блока устройства. Источник света генерирует световой пучок с малой расходимостью лучей, который отражается ответвителем под прямым углом. Этот отраженный луч падает на первое зеркало вращающейся пары поворотных зеркал вдоль оси вращения этого зеркала. Первое вращающееся зеркало пары расположено под углом 45^o, так что луч вновь отражается под прямым углом, тем самым создавая вращательный сканирующий луч, который непрерывно сплошь сканирует пространство в секторе угла 360^o в горизонтальной плоскости, совершая непрерывное круговое сканирование. Данный вращательный сканирующий луч в свою очередь отражается под прямым углом вторым, радиально смещенным вдоль направляющей кронштейна зеркалом пары, совершающим вращение вокруг первого зеркала. При этом вращательный сканирующий луч преобразуется в луч, параллельно сканирующий в вертикальной плоскости по образующей цилиндрической поверхности. Далее этот цилиндрически сканирующий луч падает на многогранное зеркало, которое синхронно с этим лучом обращается вдоль кольцевого основания вокруг измеряемого объекта, и отражается многогранным зеркалом под прямым углом внутрь плоскости измерения, ограниченной им. Так как данное многогранное зеркало совершает собственное вращение по мере того, как оно движется вдоль кольцевого основания вокруг измеряемого объекта, поворотным сканирующим лучом многократно сканируют поперек объекта со всех его сторон.

Доли светового потока для каждой развертки луча в плоскости измерения, соответствующей завершенному циклу оборота грани зеркала вокруг своей оси, которые не блокируются измеряемым объектом, попадают на кольцевое основание с поверхностью обратного отражения, которое окружает объект. Обратно отражающее кольцевое основание возвращает сканирующий луч вдоль соответствующей траектории падения обратно на светоделительное зеркало. Возвращаемый световой луч проходит через светоделительное зеркало и фокусируется линзами на фотоприемнике. Принятый световой поток преобразуется в электрический сигнал. Оптический параметр (коэффициент поглощения), являющийся функцией положения сканирующего луча в кольцевом модуле, преобразуется в амплитуду электрического сигнала, изменяющуюся на выходе оптического датчика во времени при угловом сканировании пространства лучом. Непрерывный диапазон напряжения электрического сигнала, полученного от оптического датчика, является аналогом состояния излучения по данному ракурсу в кольцевом модуле. В процессе аналого-цифрового преобразования с помощью специальной платы ПЭВМ предварительно осуществляют замену непрерывного интервала значений электрического сигнала рядом дискретных значений при квантовании на два уровня. Таким образом, измеряя продолжительность тени, созданной объектом, во время каждого скана и связывая эту тень для каждого цикла с соответствующими местоположением на орбите (кольцевой траектории) и ориентацией собственного вращения многогранного зеркала, можно вычислить поперечное сечение объекта, лежащее в плоскости сканирующего луча. При этом кольцевой модуль перемещается относительно объекта в продольном вертикальном направлении с помощью электромеханического привода. По данному способу следующие один за другим поперечные сечения измеряются путем вертикального перемещения многогранного зеркала вместе с обратно отражающим кольцом вдоль объекта. Далее можно геометрически соединить последовательные поперечные сечения в единое целое для вычисления топографии всей поверхности объекта. Дальнейшая обработка результатов обмера также осуществляется на ПЭВМ.

В данном устройстве (прототипе) управление направлением излучения осуществляется использованием ряда нестационарных оптических элементов, в том числе движущегося по окружности сканирующего элемента (многогранное зеркало). Тем самым обеспечивается последовательное движение светового луча в плоскости поперек объекта и периодическое блокирование (прерывание) светового луча, направленного к объекту, в плоскости сканирования (поле развертки луча).

В основу данного способа изучения формы поверхности объекта положено получение теневых контуров поперечных сечений рельефной поверхности измеряемого объекта в горизонтальных плоскостях с последующим вычислением координат узловых точек сечений. Таким образом, получают графическое задание объемной формы поверхности измеряемого объекта в виде набора ее горизонтальных сечений плоскостями уровня с образованием каркаса поверхности. С помощью таких устройств получают топографию проекций контуров поперечных сечений поверхности объекта на плоскости, приведенных к единому центру - центру измерительной окружности.

При измерении поверхность облучают источником узкого луча света, при этом зеркало, вращаясь вокруг собственной оси и одновременно перемещаясь по окружности вокруг объекта, отражает луч поперек объекта и сканирует данным лучом при движении по окружности. Таким образом, выполняют многоракурсное угловое сканирование пространства в отраженном свете узким лучом в плоскости поперек объекта путем регистрации отраженного излучения источника, не блокированного объектом. Датчик регистрирует отраженное излучение и вырабатывает электрический сигнал, соответствующий количеству излучения, заблокированного объектом. Предложенный способ сканирования не требует перемещения источника вокруг объекта. Таким образом, по данному способу измерение топографии поверхности объекта осуществляется многократным измерением продолжительности тени на детекторе в результате блокирования источника излучения измеряемым объектом для каждой развертки луча за время полного оборота направляющей лазерный луч оптической системы зеркал вокруг объекта в процессе измерения и определением границ тени для соответствующих ракурсов (направлений) излучения и положений многогранного зеркала обращающейся оптической системы зеркал на орбите по моментам времени начала и конца тени от объекта на детекторе. По результатам измерений тени вычисляют касательные к контуру сечений поверхности, связывая соответствующие орбитальную позицию и собственную вращательную ориентацию многогранного зеркала, и вычисляют поперечное сечение поверхности объекта. Таким образом, согласно прототипу горизонтальные сечения поверхности тела человека определяют по касательным к поверхности, соответствующим полученным границам тени объекта в секторе развертки для каждого ракурса обзора лучом, измеренным в различные моменты времени обмера фигуры человека. Объект в процессе измерения остается неподвижным, а пара зеркал и многогранное зеркало обращаются вокруг него, одновременно совершая перемещение вдоль вертикальной оси.

Устройство и способ позволяют произвести определение координат полной поверхности тела человека путем расчета по касательным к контуру сечений поверхности тела человека. Касательные могут быть составлены в контур для вычисления горизонтального сечения, лежащего в плоскости поля разверток (секторов разверток), охватываемого сканирующим лучом (прототип).

Устройство и способ для оптического измерения топографических параметров поверхности объекта (прототип) обладает рядом известных преимуществ, однако в некоторых его аспектах может быть улучшен для достижения наилучшего результата измерений. В связи с этим основным недостатком прототипа является описанная необходимость использования механических элементов привода узла углового сканирования лучом в плоскости измерения горизонтального сечения и механических управляемых конструктивных элементов, включающих ряд нестационарных оптических элементов, в том числе движущийся по окружности сканирующий оптический элемент (многогранное зеркало), для управления направления света в сочетании с точной оптикой измерительной системы, что ограничивает время проведения измерений и снижает надежность системы в работе. Наличие движущихся и вращающихся несущих конструкций для линз и зеркал достаточно сложной оптомеханической системы требует точной динамической балансировки и синхронизации работы ее элементов и при этом не только понижает надежность устройства, но и значительно усложняет его. Применяемый принцип развертки луча предусматривает высокую скорость вращения зеркала, что при жестких требованиях к точности изготовления механических узлов повышает стоимость системы и снижает экономичность и эффективность ее использования для малых партий измерений, что характерно при текущих антропометрических обмерах.

Характерно, что при данной реализации способа измерения полной топографии поверхности объекта по мере того, как многогранное зеркало обращается по круговой направляющей кольцевого модуля вокруг объекта в процессе его поперечного углового сканирования, плоскость траектории непрерывно равномерно перемещается по вертикали. Таким образом зеркало описывает в пространстве винтовую линию с радиусом R и некоторым шагом по вертикали , соответственно совершает винтовое движение луч, касательный к поверхности прямой с каждой ее стороны с началом в точках цилиндрической винтовой линии и направленный внутрь к объекту, перпендикулярно вертикальной оси. Это характеризует поперечное измерение винтового контура поверхности за каждый полный оборот многогранного зеркала вокруг объекта, соответствующий измерению одного сечения. Плоская реконструкция сечения поверхности при данной реализации способа получения топографии будет соответствовать некоторому малому слою поверхности и являться очерком его горизонтальной проекции на плоскости начального элементарного уровня данного слоя, включающего первую полученную в сечении касательную. Очерк проекции данного слоя с винтовым контуром на поверхности, измеренным в слое за время обмера данного сечения, будет представлен ломаным контуром в плоскости реконструкции. Точность приближения измеренного контура его проекцией (реконструкцией) по параметрам винтовой линии определяется приращением соответствующих длин рассматриваемых контуров и зависит от времени углового сканирования лучом в плоскости измерения. При достижении высокой скорости измерений в горизонтальных направлениях очерк горизонтальной проекции некоторого слоя h данной поверхности будет точно соответствовать истинному контуру горизонтального сечения поверхности на начальном элементарном уровне данного слоя. В данной реализации способа время углового сканирования определяется параметрами механической связи конструктивных элементов управления сканированием в кольцевом модуле узла углового сканирования. Скорость углового вращения сканирующих оптических элементов, а именно многогранного зеркала и пары установленных на радиальном кронштейне поворотных зеркал оптической системы управления направлением луча, ограничена также конечной массой зеркал и конструктивных элементов их размещения и жесткими требованиями согласования их взаимодействия при измерении и равномерности вращения. Таким образом, точность измерений контуров сечений в системе ограничена рядом перечисленных параметров и собранные в системе данные для каждого сечения требуют приведения результатов к стандартным горизонтам при определении контура горизонтального сечения, т.е. горизонтальным плоскостям с фиксированными при измерении уровнями, что создает также дополнительные погрешности измерения, поскольку при этом определяют контур горизонтального сечения поверхности, аппроксимированный по ближайшим касательным, полученным в различные моменты времени и соответствующим различным уровням измерений по вертикали. Необходимость точного выполнения вышеперечисленных требований согласования работы, а также точного соответствия формы выполнения оптических зеркал установленным параметрам устройства снижает надежность системы в работе и усложняет устройство. Использование лазерных источников света, обладающих высокой стоимостью, и опасность их влияния на человека также является существенным недостатком данной системы при проведении измерений поверхностей живых объектов.

В соответствии с текстом описания прототипа высокая точность измерений сечений по параметрам винтовой линии обхода источником вокруг объекта, т.е. винтовой траектории оптического компонента управления световым лучом, может быть достигнута также при пошаговом последовательном по вертикали измерении сечений. Однако измерение топографии таким путем сопровождается потерями во времени измерения всей поверхности и требует точного позиционирования кольцевого модуля при пошаговом управлении его вертикальным перемещением, что может снизить надежность измерений и усложняет устройство. Поэтому более предпочтительным, эффективным во времени является управление измерением топографии поверхности при непрерывном по вертикали скользящем способе послойного измерения сечений поверхности объекта, хотя и требует точного согласования работы привода вертикального перемещения кольцевого модуля и вращательного движения оптических компонентов управления световым лучом.

Кроме того, использование при измерениях по данному способу светового пучка с очень острой направленностью, т.е. малой расходимостью световых лучей в пучке, для определения оптических и соответствующих геометрических границ тени поверхности фигуры человека по многим ракурсам, требует преобразования узкого пучка в поворотный сканирующий луч, совершающий сложное перемещение в пространстве, и обхода данным лучом вокруг объекта при одновременном угловом сканировании лучом пространства в плоскости окружности, охватывающей объект. Способ оптического измерения топографии поверхности объекта характеризуется тем, что каждую пару линий, касательных противолежащим сторонам объекта, определенных в заданном направлении сканирования, получают из элемента дуги окружности, который успевает пройти вращающееся зеркало за каждое изменение светового сканирующего луча между его последовательными состояниями блокирования и разблокирования объектом.

При этом определение характерных касательных положений светового луча от противолежащих сторон поверхности объекта, по которым восстанавливают контур измеренного сечения, осуществляют из элементов дуги окружности, что физически ограничивает количество ракурсов измерения диаметров сечения, соответствующее числу полученных элементов дуги и определенное компоновкой устройства. Причем с каждой позиции луча на окружности может быть определена граница тени только с одной стороны поверхности и получена лишь одна касательная. Это в два раза сокращает информативность измерений, количественно выражаемую числом линейных элементов, составляющих приближающий ломаный контур реконструкции измеренного сечения поверхности, характеризует недостаточно эффективное использование пространства кадра - поля реконструкции, ограниченного окружностью, что снижает точность отсчета. А также снижает точность приближения измеренного контура поверхности его плоской реконструкцией по параметру длины звеньев ломаной кривой.

Распределение положений касательных лучей на окружности в пределах каждого элемента дуги, определяющего ракурс углового сканирования и измерения диаметра сечения, для каждого сечения имеет непостоянный (случайный) характер и определяется путем предварительного анализа электрических сигналов регистрирующего излучение оптического датчика и сенсора положения плоскости измерения. По тем же причинам данные, полученные для обеих сторон поверхности не могут быть совокупно использованы для получения реконструкции, в том числе, в режиме реального времени измерения. В целом, это усложняет обработку данных и расчет реконструкции контура сечения, увеличивая продолжительность процесса измерений.

Задачей изобретения является повышение технологичности автоматизированного измерения поверхности фигуры человека при одновременном повышении точности за счет сокращения времени измерения путем уменьшения времени анализа и обработки данных, повышения информативности и надежности измерений за счет одновременного измерения противолежащих боковых сторон контура поверхности объекта в сечениях.

Указанная задача решена за счет того, что в устройстве бесконтактного измерения топографии поверхности объекта, содержащем кольцевой модуль поперечного многоракурсного непрерывного углового сканирования его внутреннего пространства световым лучом в горизонтальной плоскости, включающий кольцевое основание, оптический компонент управления световым лучом и изменением ракурса сканирования вдоль его внутренней поверхности с оптически связанными между собой излучателем и оптическим приемником, и датчик начала измерения сечения объекта с возможностью регистрации вертикального положения кольцевого модуля относительно объекта, выполненный с возможностью вертикального перемещения при помощи привода вдоль центральной вертикальной осевой линии объекта измерения, проходящей через центр кольцевого основания, электрически связанный с управляющей и регистрирующей персональной электронно-вычислительной машиной, включающей систему цифровой обработки информации, кольцевой модуль, кроме того, включает стационарные оптические компоненты управления световым лучом, образующие группу излучателя, состоящую из широкоугольных, облучающих внутреннее пространство кольцевого модуля источников светового излучения с длиной волны за пределами видимого диапазона света, выполненных с возможностью их последовательного подключения к источнику питания, и группу оптического приемника, состоящую из широкоугольных фотоприемников, согласованных по частоте излучения источников, с прямой оптической связью между ними, жестко установленных на кольцевом основании со стороны его внутренней части и размещенных на одном высотном уровне кольцевого основания в горизонтальной плоскости по дуге окружности его внутренней поверхности с равным малым угловым шагом и /2 отстояния оптических компонентов друг от друга соответственно в группе излучателя и группе оптического приемника, и с заданным угловым шагом смещения /4 оптических компонентов одной из групп относительно другой так, что компоненты группы излучателя внутренним образом делят дуговой отрезок между каждой соседней парой фотоприемников и скомпонованы так, что каждому источнику группы излучателя в направлении его излучения на центр кольцевого основания ставится в соответствие группа фотоприемников оптического приемника, вмещаемая дугой окружности кольцевого основания определяемой углом обзора источника, на противоположной от источника стороне, при этом группа излучателей и группа оптических приемников параллельно электрически связаны с ключевыми электронными устройствами блока электронного управления излучением и регистрации границ тени объекта, соответственно оптические компоненты группы излучателя - с коммутатором источников, а оптические компоненты группы оптического приемника - с коммутатором фотоприемников, электрически соединенным с пороговым устройством - компаратором, а ключевые электронные устройства электронного управления излучением и регистрации границ тени объекта, которые параллельно электрически связаны с управляющей и регистрирующей персональной электронно-вычислительной машиной, причем электрическая связь с персональной электронно-вычислительной машиной коммутатора источников и коммутатора фотоприемников осуществляется через соответствующие регистры адресов источников и фотоприемников, а персональная электронно-вычислительная машина параллельно электрически связана с пультом управления, связанным электрически с электродвигателем, и контактным датчиком начала измерения сечения объекта электрического блока управления устройством.

Причем устройство, кроме того, содержит