[實用新型]一種基于數字條紋投影的微型三維測量系統

有效

• 申請號: 201320702327.4
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN203732044U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張偉
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 宋志雄

技術領域

??本實用新型屬于測量技術領域，具體是適用于狹小空間內對物體表面進行形貌測量的一種基于數字條紋投影的微型三維測量系統。

背景技術

光學三維位輪廓測量技術由于具有非接觸性、高精度和全場顯示等優點，廣泛應用于各種測量領域。

基于光學數字條紋投影三維形貌測量是較為簡單實用的結構光測量技術。傳統的結構光測量中，多采用光柵產生的數字條紋投影到被測物表面，被測物表面對數字條紋進行調制，使變形數字條紋包含被測物表面的三維形貌信息。

再通過不同光路以及圖像傳感器獲取變形數字條紋圖像，經由計算機處理，應用三維形貌重構算法得到被測物三維表面形貌信息。

測量過程應用相移技術提高測量精度，需要移動光柵，這樣會降低測量效率，同時也會產生相移誤差。基于此考量，利用數字投影技術，由計算機控制數字投影儀產生數字條紋并精確實現相移。

三維光學測量廣泛應用于不同場合，測量設備的使用往往受到測量空間的限制，例如在受限空間內對文物形貌測量、對人體口腔牙齒形貌進行測量以及微小產品的逆向工程應用等等。目前應用的三維測量設備體積較大，依然受到限制并不適合用于狹窄空間內的測量。

采用結構光三維測量在受限制狹小空間內進行物體表面的三維輪廓測量，需要對三維光學測量系統進行小型化設計，使其能夠較為便捷的在狹小空間內活動，同時能滿足測量效率和測量精度三維要求。

發明內容

本實用新型提供一種基于數字條紋投影的微型三維測量系統，目的是能夠實現狹窄空間內的被測物表面進行非接觸測量，獲得其表面三維形貌信息。

為此本實用新型的技術方案為，一種基于數字條紋投影的微型三維測量系統，包括計算機，其特征在于：還包括數字條紋投影裝置（100），數字條紋投影裝置（100）中DLP投影儀（101）投射數字條紋經過透鏡組合：透鏡一（102）、透鏡二（103）和準直透鏡一（104）形成滿足光纖傳像束（300）傳輸的數字條紋圖；

微型測量端（200），微型測量端（200）中數字條紋圖依次經由透鏡三（201）、孔徑光闌（202）、準直透鏡二（203）、45o反光鏡（204）以及準直透鏡三（205），投射到被測物（400）表面；

調制變形的數字條紋經由準直透鏡三（205）、45o反光鏡（204）和透鏡四（206）被小型CCD攝像機（207）采集并傳輸到計算機（500）。

對上述方案的改進在于：數字條紋為計算機（500）生成的正弦周期變化數字條紋圖。

對上述方案的改進在于：測量部整體體積為25mmX30mmX150mm之內。

有益效果：

本實用新型包括數字條紋投影裝置、光纖傳像束、微型測量端、計算機控制及圖像處理系統；計算機控制數字條紋投影裝置生成投影數字條紋經由光纖傳像束傳輸至微型測量端投射到被測物表面；計算機通過微型測量端采集變形數字條紋，并由圖像處理系統處理獲得被測物表面三維形貌信息。

本系統中計算機生成數字條紋圖，并通過生成等相位差數字條紋圖實現相移；同時計算機控制小型CCD攝像機采集對應相位的變形數字條紋圖；計算機控制及圖形處理系統通過對變形數字條紋圖分析處理，獲得被測物表面三維形貌信息并顯示測量結果。

該三維測量系統最顯著特征：能夠在狹小空間內精確快速進行三維表面測量并快速顯示測量結果。

附圖說明

圖?1?本實用新型測量系統示意圖。

圖?2本實用新型三維測量系統結構及整體布局。

圖中100是數字條紋投影裝置，101是DLP投影儀，102是透鏡一，103是透鏡二，104是準直透鏡一，200是微型測量端，201是透鏡三，202是孔徑光闌，203是準直透鏡二，204是45o反光鏡，205是準直透鏡三，206透鏡四，207是小型CCD攝像機，300是光纖傳像束，400是被測物，500是計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明，其中，此處描述的具體實例僅用于解釋本實用新型，并不限定于本實用新型。

如圖1所示，本實用新型是一種基于數字?條紋投影的微型三維測量系統，其中包括：數字條紋投影裝置（100）、光纖傳像束（300）、微型測量端（200）、計算機（500）。

數字條紋投影裝置（100）中，DLP投影儀（101）將計算機（500）生成的數字條紋圖通過透鏡組合：透鏡一（102）、透鏡二（103）和準直透鏡一（104）變換成滿足光纖傳像束（300）傳輸的數字條紋圖；