[發明專利]一種基于激光探針陣列的三維測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201110322563.9
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102506748A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 李志揚
• 申請（專利權）人: 李志揚
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種基于激光探針陣列的三維測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、設置二維相機的光學鏡頭的光學中心為坐標原點，二維相機的光學鏡頭的光軸為Z軸，X軸垂直于Z軸，X軸Z軸平面為水平面，Y軸垂直于X軸Z軸平面；在X軸上設置第一激光探針發生器，第一激光探針發生器的光軸平行于Z軸，二維相機監測第一激光探針發生器發出的激光探針在被測物體表面的反射，其中第一激光探針發生器為數字光學位相共軛裝置或全息再現裝置；?

步驟2、設定第一激光探針發生器發出的激光探針陣列在垂直于Z軸的預定聚焦平面上的預定聚焦點，得到激光探針陣列中每根激光探針的預定聚焦點坐標；

步驟3、根據預定聚焦點坐標把第一激光探針發生器發出的激光探針陣列聚焦到預定聚焦點；?

步驟4、利用第一激光探針發生器發出的聚焦在預定聚焦點的激光探針對二維相機進行標定，將一平面物體垂直于Z軸放置在預定聚焦點所在聚焦平面，二維相機所拍攝的反射像斑的位置即為第一激光探針發生器發出的激光探針的預定成像位置；?

步驟5、利用步驟3中聚焦產生的激光探針陣列照射待測物體，并用步驟4中標定后的二維相機拍攝記錄激光探針在待測物體表面的反射，得到檢測圖片；

步驟6、根據步驟4中得到的每根激光探針的預定成像位置對步驟5得到的檢測圖片進行反射激光探針像斑的搜索，如果存在反射激光探針像斑，則根據反射激光探針像斑偏離設定為搜索中心的預定成像位置的像素距離計算待測物體表面到X軸Y軸平面的縱向距離Z，對所有預定成像位置搜索完畢后返回步驟5。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光探針陣列的三維測量方法，其特征在于：所述步驟2中的設定預定聚焦點包括以下步驟：

步驟2.1、設定Z軸最近測量點和Z軸最遠測量點，預定聚焦平面的數目至少為一個，設置第1個預定聚焦平面的Z軸坐標，使其二分之一小于等于Z軸最近測量點的Z軸坐標，其余預定聚焦平面設置在Z軸最近測量點和Z軸最遠測量點之間；

步驟2.2、設置最小探測物體寬度Wmin；

步驟2.3、將每個預定聚焦平面上的預定聚焦點在二維相機的視場范圍內沿Y軸方向分為N行，每行的預定聚焦點沿平行于X軸方向按固定間隔ΔX排列，每行預定聚焦點的數量等于二維相機在該預定聚焦平面位置的視場寬度W除以固定間隔ΔX后取整數并加一，而預定聚焦點的行數N等于固定間隔ΔX除以最小探測物體寬度Wmin后取整數并加一；所述固定間隔ΔX大于第一激光探針發生器的光學中心離二維相機的光學鏡頭的光學中心的距離的二倍；

步驟2.4、在每個預定聚焦平面上將每行預定聚焦點沿X軸方向均勻錯開排列；

步驟2.5、若步驟2.1至步驟2.4所設定的預定聚焦點的總數目大于激光探針發生器所能產生的總的激光探針數目，則減少步驟2.1中設定的預定聚焦平面的數目，或者增大步驟2.2中的最小探測物體寬度Wmin，并返回步驟2.3。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光探針陣列的三維測量方法，其特征在于：所述步驟6中對檢測圖片進行反射激光探針像斑的搜索的步驟為依次以每個激光探針預定成像位置為搜索中心、范圍不超過預定成像位置與相鄰的激光探針預定成像位置的間隔的一半進行搜索，同時搜索范圍與相鄰兩個激光探針預定成像位置的間隔之比不超過第一激光探針發生器的光學中心離二維相機的光學鏡頭的光學中心的距離與同一行相鄰兩個預定聚焦點的間隔之比。