[實用新型]一種用于內(nèi)窺的多模式結(jié)構(gòu)光投射裝置

有效

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• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN202748013U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于曉洋;王洋;于雙;吳海濱;于舒春;陳德運
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及內(nèi)窺三維測量領(lǐng)域，具體涉及一種可以用于內(nèi)窺管道或長孔內(nèi)部表面三維信息的結(jié)構(gòu)光投影裝置。?

（二）背景技術(shù)

內(nèi)窺鏡一般用于管道或長孔的內(nèi)部的檢查。傳統(tǒng)內(nèi)窺檢查大都通過光源照射被測物表面，在被測物被照亮時，內(nèi)部圖像由圖像傳感器上的透鏡系統(tǒng)形成，并且圖像被傳遞到諸如顯示屏等連接的顯示器。此類系統(tǒng)通常用于檢查不可觸及位置的損壞或磨損，或者驗證部件已正確制造或組裝。除此之外，需要獲得尺寸測量以驗證損壞或磨損未超過操作限制或者制造的部件或裝配件符合其規(guī)范。可能也需要產(chǎn)生用于與參考比較的3D模型或表面圖、3D觀察、逆向工程或詳細的表面分析。?

傳統(tǒng)的內(nèi)窺技術(shù)不能滿足越來越高的內(nèi)窺表面三維測量需要，需要產(chǎn)生可靠且易于使用的系統(tǒng)的方式來解決這些難題。結(jié)構(gòu)光技術(shù)由于其主動測量原理，采樣密度可調(diào)，測量精度高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于逆向工程、考古、醫(yī)學(xué)、服飾、人體測量等需要恢復(fù)物體的三維形狀的領(lǐng)域中。?

現(xiàn)在有很多已知的通過探頭提供3D數(shù)據(jù)的方法，包括分割視圖獲得立體圖像，投射單點，單線獲得單一圖像輪廓。立體方法能夠用于創(chuàng)建3D視圖，但是只能提供圖像上兩點能夠發(fā)生關(guān)聯(lián)處的信息。當存在微小表面細節(jié)時這就會產(chǎn)生問題。三維信息的確定過程也需要大量的處理，所以產(chǎn)生一個完整的3D表面圖耗時良久。更典型的是僅僅關(guān)聯(lián)基本測量所需的很少的點。單點的投射圖案可以得到該點處的測量。但是，該點以外的區(qū)域需要通過插值獲得三維信息，如此在采樣點之間的表面變化由于插值而消失。最后，單線輪廓提供沿該單一輪廓的有用信息，但是難以正確定位關(guān)注目標上的單線，并且當表面不平或者視圖不垂直于表面時需要非共線點的測量易于產(chǎn)生錯誤。由于尺寸限制，這種通常使用在商業(yè)系統(tǒng)中以構(gòu)建3D表面圖的單一輪廓線掃描，在小探頭中一般是不實用的。?

所以，期望提供一種實用的內(nèi)窺結(jié)構(gòu)光投射裝置，其能夠基于相移分析進行測量和3D表面繪圖。?

（三）發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種可解決現(xiàn)有內(nèi)窺三維測量技術(shù)中的困難，提出了一種可控光強，大幅提高內(nèi)窺表面的三維圖像獲取速度及精度，可以進行多種類型結(jié)構(gòu)光模式投射，適用于內(nèi)窺的用于內(nèi)窺的多模式結(jié)構(gòu)光投射裝置。?

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：它包括光源供電系統(tǒng)1、導(dǎo)線2、半導(dǎo)體基板3、LED線陣4、耦合系統(tǒng)5、光纖束7和投射光學(xué)系統(tǒng)8，LED線陣4設(shè)置在半導(dǎo)體基板3上，LED線陣4是由LED點10組成的線陣，光源供電系統(tǒng)1通過導(dǎo)線2與半導(dǎo)體基板3連接，可變的光強通過耦合系統(tǒng)5進入光纖束7，在遠端經(jīng)過耦合系統(tǒng)5進入投射光學(xué)系統(tǒng)8，通過投射光學(xué)系統(tǒng)8，拓展成長條狀光條紋，投射到被測物的表面。?

本實用新型還有這樣一些技術(shù)特征：?

1、所述的光纖束7由光纖6組成，根據(jù)LED點的數(shù)量確定光纖6的數(shù)量組成光纖束7；?

2、所述的LED線陣4是由LED點組成的線陣，數(shù)量為2的指數(shù)倍或由相移結(jié)構(gòu)光編碼周期決定的數(shù)量，每一個LED點對應(yīng)兩個耦合系統(tǒng)5、一根光纖6和獨立的投影光學(xué)系統(tǒng)8；?

3、所述的LED線陣4上下兩側(cè)分別額外對稱排列一個LED點，每個LED點對應(yīng)兩個耦合系統(tǒng)5、一根光纖6和獨立的投影光學(xué)系統(tǒng)8。?

本實用新型解決了現(xiàn)有內(nèi)窺三維測量技術(shù)中的困難，提出了一種可控光強，大幅提高內(nèi)窺表面的三維圖像獲取速度及精度，可以進行多種類型結(jié)構(gòu)光模式投射，適用于內(nèi)窺的投射源，具有重要的工程實用價值。?

（四）附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為以18個LED點說明半導(dǎo)體基板上LED的排列示意圖；?

圖3為具體實施方式一所示的格雷碼編碼圖示。?

（五）具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明：?

實施例一：?