[實用新型]一種微三維傳感裝置

有效

• 申請號: 201320067841.5
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN203259132U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 史景倫;羅偉生;楊初平;饒靜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及一種光學三維傳感技術，特別是涉及一種微三維傳感裝置，屬于先進光學制造與檢測技術領域。?

背景技術

光學三維傳感技術具有非接觸，精度高，速度快等特點，在逆向工程、醫療診斷、產品檢測等領域得到廣泛的應用。?

當今在生產、科研領域中主流采用的有基于數字投影技術的傅里葉變換輪廓測量術。Mitsuo?Takeda,Kazuhiro?Mutoh.Fourier?transform?profilometry?for?the?automatic?measurement?of3-D?object?shapes[J].Appl.Opt.,1983,22(24):3977～3982公開了數字投影的三維形貌測量方法，該方法主要益于數字投影儀產生的數字光柵參數（周期、初相位）可調，亮度和對比度高等特點。但是數字投影儀產生的光柵的周期受到自身像素尺寸的限制通常周期較大，即頻率較低，而傅里葉變換輪廓術的分辨率與投影光柵的頻率成正比，導致其測量對象的尺度通常為厘米或以上的等級，對于毫米甚或是微米級別的物體則無能為力。通常可以借助激光干涉技術來獲得高頻率的結構光柵，基于激光干涉技術的三維輪廓測量方法已十分常見，但大多比較復雜，操作起來比較困難。?

實用新型內容

本實用新型目的在于解決一般的微三維形貌測量的需要，提供一種結構簡單又具有較高精度的微三維傳感裝置。?

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：?

一種微三維傳感裝置，其包括激光器、第一凸透鏡、第二凸透鏡、分束器、第三凸透鏡、CCD攝像機和微型計算機；所述第一凸透鏡和第二凸透鏡放置在激光器和分束器之間，第二凸透鏡位于第一凸透鏡之后，激光器位于第一凸透鏡的焦距處，第一凸透鏡位于第二?凸透鏡的焦距處；激光器、第一凸透鏡、第二凸透鏡的主光軸應重合，分束器表面的法向與第二凸透鏡的主光軸保持小于45度的銳角；第三凸透鏡位于被測物體與CCD攝像機之間，被測物體位于第三凸透鏡前面，CCD攝像機的傳感器感光面位于第三凸透鏡的像面處；微型計算機與CCD攝像頭信號連接。?

為進一步實現本實用新型目的，所述激光器優選為GY10He-Ne激光器。所述第一凸透鏡和第二凸透鏡的焦距分別優選為45mm和60mm。所述分束器的反射透射比優選為5:5。所述第三凸透鏡的焦距優選為100mm。所述CCD攝像機的分辨率優選為640x480。?

本實用新型高頻光柵投射是由激光器、第一凸透鏡、第二凸透鏡和分束器組合獲取的高頻激光干涉條紋，投射到被測物體表面；圖像采集則是由第三凸透鏡和CCD攝像機組合拍攝一幅被測物體表面的受到物體表面高度調制的變形光柵條紋和一幅沒有被測物體時的基準光柵圖像；圖像處理則是對CCD攝像機獲得的兩幅條紋圖像進行解調，得到物體的表面高度分布，由微型計算機完成。?

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和效果：?

1、分辨率高。本實用新型基于傅里葉變換輪廓術，用簡單的光路系統，以高頻的激光干涉條紋作為投射光柵，分辨率相遠高于基于數字投影技術的測量系統，可實現微小物體表面結構測量。?

2、分辨率易調。本實用新型投射光柵的頻率可以通過調節入射光束與分束鏡的角度來調節，操作十分方便。?

3、結構簡單。本實用新型與基于激光全息技術的方法相比，光路結構簡單，意味著操作難度也會相應地降低。本實用新型部件為一些常見的光學器件，成本較低。?

附圖說明

圖1為微三維傳感裝置的結構示意圖；?

圖2為圖1裝置的交叉光軸光路原理圖；?

圖中示出：激光器1、第一凸透鏡2、第二凸透鏡3、分束器4、被測物體5、第三凸透鏡6、第三凸透鏡的像面7、CCD攝像機8和微型計算機9。?

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型要求保護的范圍并不局限于實施方式表述的范圍，凡是根據本實用新型進行技術方案等同的變換，都屬于本實用新型保護的范圍。?