[實用新型]一種用于光學三維測量的光柵器件

無效

• 申請號: 200820089206.6
• 申請日: 2008-01-28
• 公開（公告）號: CN201163313Y
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 車向前;邊莉;楊桂林
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技學院
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G02B5/18;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本實用新型涉及一種光柵器件領域，具體涉及用于光學三維測量的光柵器件。

背景技術

隨著科學技術的發展和日益激烈的市場競爭，制造業需要盡可能低的成本和盡可能短的時間設計出高質量符合市場的產品。逆向工程在工業制造領域中得到廣泛應用與高度重視，逆向工程的首要步驟就是獲取實物零件的三維數據。目前應用最為廣泛的是光學三維測量方法，它把光學圖像當作傳遞信息的載體加以利用，從圖像中可以提取有用的信息，完成三維實體模型的重構。在光學三維測量系統中，光柵投影裝置作為一個核心器件對測量結果與精度起著至關重要的作用。

目前，常用的光柵投影裝置主要有幻燈投影儀與液晶投影儀。液晶投影儀中的光柵是利用計算機編程方法生成各種各樣的投影條紋，此光柵具有較好的對齊性、較低的成本、但不能投影具有連續光強分布的條紋，對比度較低，對環境光比較敏感。幻燈投影儀采用膠片和一個光源來完成投射，這種方法大多采用泰伯效應投影光柵，但不能隨時改變光柵的周期及相位，無法實現自適應投影，無法保證光柵的精確排列。現有光柵器件之間的切換通過精密位移機器實現，對位移精度要求很高，另外光柵器件受其自身材質影響，在強光下容易發生形變等，并且光柵在使用時靈活性差，因此，其應用受到很大的限制。目前已白光源及光柵器件所構成的投影裝置中，雖然可以解決投射的強度不連續等問題，但大多采用編碼(如格雷碼、二進制編碼等)的方法來完成相位展開，這種方法所獲得的數據精度同編碼位數有很大關系，當編碼條紋過寬時，精度不高，并且由于物體邊緣處的編碼缺失而無法展開相位值。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有光柵器件中存在的不能投影具有連續光強分布的條紋，無法保證精確位移和展開相位值的問題，以及光柵器件受其自身材質影響，在強光下容易發生形變，靈活性差的缺點，而提出了一種用于光學三維測量的光柵器件。

本實用新型由刻在石英玻璃片1上的十字線光柵2、第一組相移光柵3、第二組相移光柵4、第三組相移光柵5和全白光柵6組成，石英玻璃片1的左端向右端依次沿軸向方向設置有十四幅光柵圖，所述的十四幅光柵圖中的第一幅光柵圖為十字線光柵2，第二幅至第五幅光柵圖為第一組相移光柵3，第一組相移光柵3的黑白條紋周期為λ₁，第六幅至第九幅光柵圖為第二組相移光柵4，第二組相移光柵4的黑白條紋周期為λ₂，第十幅至第十三幅光柵圖為第三組相移光柵5，第三組相移光柵5的黑白條紋周期為λ₃，第十四幅光柵圖為全白光柵6，所述的十四幅光柵圖的光柵大小相同，每個光柵之間的光柵條紋方向互相平行，并與光柵排列方向垂直或平行。

本實用新型采用電子束掃描光刻的方法在一塊膨脹率極小的石英玻璃片上制作所有光柵，光柵中以黑、白條紋分別表示邏輯值0、1，每個光柵之間的光柵條紋方向互相平行，并與光柵位移方向垂直或平行，這樣就避免了由于移相器件(如步進電機等)運動控制不精確而導致的相移誤差，從而極大的提升了光柵投射的質量。本實用新型通過分組相移光柵，夠滿足基于外差法和相移法的三維測量需要，確保了光學三維測量中投射強度及光強的連續分布等問題，使最終測量結果精度得以提高，具有重要的工程實用價值。

附圖說明

圖1是本實用新型的光柵器件結構示意圖；圖2是黑白條紋周期圖的結構示意圖；圖3是第一組相移光柵3、第二組相移光柵4和第三組相移光柵5的不同周期的光柵周期示意圖；圖4是十字線光柵2的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式由刻在石英玻璃片1上的十字線光柵2、第一組相移光柵3、第二組相移光柵4、第三組相移光柵5和全白光柵6組成，石英玻璃片1的左端向右端依次沿軸向方向設置有十四幅光柵圖，所述的十四幅光柵圖中的第一幅光柵圖為十字線光柵2，十字線光柵2用于對齊景深及焦距調整的用途；第二幅至第五幅光柵圖為第一組相移光柵3，第一組相移光柵3的黑白條紋周期為λ₁，第六幅至第九幅光柵圖為第二組相移光柵4，第二組相移光柵4的黑白條紋周期為λ₂，第十幅至第十三幅光柵圖為第三組相移光柵5，第三組相移光柵5的黑白條紋周期為λ₃，第十四幅光柵圖為全白光柵6，全白光柵6用于獲取無投影條紋的物體圖像，以便于完成拼合處理，所述的十四幅光柵圖的光柵大小相同，每個光柵之間的光柵條紋方向互相平行，并與光柵排列方向垂直或平行。