[發明專利]具有基于MEMS的光源的非接觸式傳感系統

有效

• 申請號: 201180051112.4
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN103180689A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 謝亞姆·P·凱沙夫默西;大衛·克勞瑟;喬治·C·林;克雷格·曼寧;馬丁·P·克斯凱勒;布雷特·希巴德;拉爾夫·斯蒂芬;詹森·威爾遜;理查德·克拉科夫斯基
• 申請（專利權）人: 視感控器有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;B81B7/02;G01N21/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

相關申請的交叉參考

本申請要求于2010年11月10日提交的美國實用專利申請第12/943344號的優先權及于2010年9月15日提交的美國臨時專利申請第61/383085號的利益，上述申請的全部公開通過引用并入本文。

領域

本公開涉及一種使用基于MEMS的光源獲取對象的三維輪廓信息的非接觸式傳感系統。

背景技術

現有的機器視覺應用使用發光二極管（LED）光源、單個或多個線激光器和結構性白燈中的多種通過獲得的圖像獲取三維輪廓信息。這種解決方案的缺點是，由這些類型的光源或任何分布式來源提供的泛光照明不攜帶三維信息，且它們需要通過結構性光源或激光線源獲得額外的信息。這導致了復雜的成像系統。

成像系統的復雜性可以通過使用可編程的基于MEMS的光源來降低。基于MEMS的光源可以被編程為在成像設備的曝光周期期間以非常高的頻率掃描照明區域中的光點。以這種方式，成像設備能夠更有效地捕獲獲取的圖像中的三維輪廓信息。本公開闡述了一種改進的依賴于基于MEMS的光源的成像系統。本部分提供與本公開相關的背景信息，其不一定是現有技術。

發明內容

提供了一種用于獲取對象的三維輪廓信息的非接觸式傳感系統。該系統包括：光源子系統，該光源子系統可操作以掃描照明區域中的光點;第一成像設備，該第一成像設備具有被布置成與照明區域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數據;及第二成像設備，該第二成像設備具有被布置成與照明區域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數據。第一控制模塊與第一成像設備進行數據通信以確定第一成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。第二控制模塊與第二成像設備進行數據通信以確定第二成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。值得注意的是，光源子系統被校準以報告光點在公共坐標系中的位置。

在本公開的另一個方面，非接觸式傳感系統可以采用多個光源與多個成像設備。例如，該系統可包括：第一光源子系統，所述第一光源子系統可操作以投射并掃描在第一照明區域中的光點，其中所述第一光源子系統使用微機電系統（MEMS）致動的反射鏡掃描所述光點;第一成像設備，所述第一成像設備具有被布置成與所述第一照明區域相交的視場并且可操作以捕獲其中的圖像數據;第二光源子系統，所述第二光源子系統可操作以投射并掃描在與所述第一照明區域相鄰的第二照明區域中的光點，其中所述第二光源子系統使用微機電系統（MEMS）致動的反射鏡掃描所述光平面；及第二成像設備，所述第二成像設備具有被布置成與所述第二照明區域相交的視場并且可操作以捕獲其中的圖像數據；其中，所述第一光源子系統、所述第一成像設備、所述第二光源子系統和所述第二成像設備位于所述設備的殼體內。這些傳感組件可被集成到單一的殼體內并以“反向重疊”的方式布置以減小組件之間的間距及因此減小殼體的整體尺寸。

此部分提供了本公開的總體概述，且不是其全部范圍或者其所有特征的全面公開。根據本文提供的描述，其它應用領域將變得明顯。在本概述中的描述和具體例子僅作為說明的目的，并不意在限制本公開的范圍。

附圖

圖1是描繪了一種改進的用于獲取三維輪廓信息的非接觸式傳感系統的框圖;

圖2是被改進以提高MEMS反射鏡設備的角掃描能力的示例性光源的示意圖;

圖3是示出光源與成像設備的示例性三角布置的示意圖;

圖4是示出采用反向重疊布置的非接觸式傳感系統的示例性實施例的示意圖;

圖5是描繪非接觸式傳感系統的示例性校準程序的流程圖，及

圖6是示出用于組合來自兩個或多個成像設備的數據的示例性方案的圖，及

圖7是示出示例性的觀測站的示意圖。

此處所描述的附圖僅用于選定的實施方式而不是所有可能的實現的說明目的，并不意在限制本公開的范圍。在幾個附圖中，相應的附圖標記指示相應的部件。

具體實施方式

圖1示出了一種改進的用于獲取三維輪廓信息的非接觸式傳感系統10。傳感系統10一般包括一個或多個光源子系統12、13，第一和第二成像設備14、16，第一和第二控制模塊15、17和圖像處理單元18。這些組件中的每一個都在下面被進一步描述。但是應當理解的是，關于圖1僅討論了傳感系統的相關組件，但是可能需要其他組件來構建操作系統。