[發明專利]一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201310717211.2
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103868472A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 何萬濤;郭延艷;車向前;馬鶴瑤;孟祥林;劉丹丹;趙燦;程俊廷
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 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

1.一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置，其特征是：它包括藍色激光系統(1)、結構光生成系統(2)、同步電路(3)、圖像采集系統(4)和計算機(5)；

藍色激光系統(1)包括激光二極管驅動電路(21)、一號藍色激光模組(22)、二號藍色激光模組(23)、反光鏡(24)、匯聚透鏡(25)和擴散片組(26)；

結構光生成系統(2)包括伺服馬達(27)、帶有圖案的圓形光柵片(28)和聚焦鏡頭(29)；

一號藍色激光模組(22)豎直設置，二號藍色激光模組(23)水平設置；

藍色激光系統(1)經一號藍色激光模組(22)發出的水平方向的光直接投射至匯聚透鏡(25)；

藍色激光系統(1)經二號藍色激光模組(23)發出的豎直方向的光投射至反射至反光鏡組(24)，反射紙匯聚透鏡(25)，經所述匯聚透鏡將一號藍色激光模組(22)和二號藍色激光模組(23)發出的光線會聚至擴散片組(26)；經所述擴散片組(26)經兩次擴散至帶有圖案的圓形光柵片(28)，經帶有圖案的圓形光柵片(28)透射至聚焦鏡頭(29)，并經聚焦鏡頭(29)聚焦至待測零件上；

伺服馬達(27)帶動帶有圖案的圓形光柵片(28)轉動；

圖像采集系統(4)包括兩個CCD相機和兩塊藍光濾光片，所述兩塊藍光濾光片分別設置在兩個CCD相機的鏡頭上；所述兩個CCD相機均用于采集待測零件的圖像；

同步電路(3)用于控制兩個CCD相機作同步采集；

所述兩個CCD相機的圖像信號輸出端與計算機(5)的兩個圖像信號輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置，其特征在于帶有圖案的圓形光柵片(28)上帶有三幅圖案，第一幅圖案為二維隨機編碼圖案或二維偽隨機編碼圖案；第二幅圖案為周期性黑白條紋組成的條紋圖案；第三幅圖案為與第二幅圖案的鏡像圖案。

3.根據權利要求2所述的一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置，其特征在于帶有圖案的圓形光柵片(28)上的三幅圖案均布在圓形光柵片的圓周上。

4.根據權利要求2所述的一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置，其特征在于一號藍色激光模組(22)和二號藍色激光模組(23)均包括M個藍色激光二級管，M個藍色激光二級管之間并聯。

5.基于權利要求2所述的一種用于高反射率零件的面結構光三維測量裝置的測量方法，其特征是：它由以下步驟實現：

步驟一、采用伺服馬達(27)帶動帶有圖案的圓形光柵片(28)旋轉，將第一幅圖案投射到待測零件上，通過圖像采集系統中的兩個CCD相機采集待測零件上的圖案，并分別將該圖案輸入至計算機；

步驟二、采用計算機對兩個CCD相機采集的圖案進行處理，通過左、右圖像的編碼一致性確定左右兩幅圖像的對應區域；

步驟三、采用伺服馬達(27)帶動帶有圖案的圓形光柵片(28)旋轉，將第二幅圖案和第三幅圖像先后投射到待測零件上，通過圖像采集系統中的兩個CCD相機采集待測零件上的圖案，并分別將該圖案輸入至計算機；

步驟四、采用計算機對兩個CCD相機采集的圖案進行處理，獲得左、右CCD相機條紋的位置，并通過步驟二獲得的對應區域確定步驟三獲得的條紋的位置的對應區域；

步驟五、對兩個CCD相機采集的第二幅圖案和第三幅圖案進行處理，對兩幅圖像分別進行邊緣檢測，通過求解邊緣交點及極線約束來對左、右相機的對應點進行亞像素匹配；

步驟六、利用步驟五中的亞像素匹配點，通過三角測量原理和已經標定好的CCD相機內外參數計算待測零件的三維坐標，完成高反射率零件的面結構光三維測量。