[發明專利]一種線激光掃描三維輪廓測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201410087213.2
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103900489A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 林斌;張汝婷
• 申請（專利權）人: 蘇州江奧光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種線激光掃描三維輪廓測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將物體置于水平參考面上，一字線激光器在磁致伸縮微位移控制器的控制下擺動，形成對被檢測物體的掃描面，擺動角度ω由物體的大小決定，保證一字線激光器完整掃描被檢測物體的輪廓；

S2、獲取各輪廓點的高度信息，重建物體的三維表面輪廓，包括如下子步驟：

a、將激光器和相機的位置固定，對激光器以及相機進行位置和角度關系的標定，確定激光器和相機相對于水平參考面的距離以及激光器和相機之間的位置關系；

b、跟蹤垂直于水平參考面的光線OAF：光線OAF經水平參考面漫反射后，其反射光經成像透鏡中心在成像平面上成像于點C，OAF與CF之間的夾角為α；

c、一字線激光器轉過θ角，光線OD經物體輪廓漫反射后，經成像透鏡中心在成像平面上成像于點E；

d、從點B向線OD作垂線交OD于點J，根據標定關系得到角θ、α，再由標定關系結合E、C兩點在成像面上的距離差|EC|，得到角β、γ，激光器與水平參考面之間的距離|OF|=h1，相機的成像透鏡中心與水平參考面之間的距離|BL|=h2，J點與水平參考面之間的距離|JK|=h3，h1、h2、h3均為已知的，B點與J點之間的距離記為|BJ|=H（B），則由幾何關系，點D與參考面之間的距離差，即|DG|=|JK|-H（B）tan（β+γ）cosθ=h3-?H（B）tan（β+γ）cos（θ），根據系統各參數標定后的結果，提取該點絕對高度信息；

e、重復步驟子步驟a-d，得到表面輪廓的其他各點的高度信息，重建物體的三維表面輪廓。

2.根據權利要求1所述的一種線激光掃描三維輪廓測量方法，其特征在于，磁致伸縮微位移控制器控制一字線激光器勻速沿同一方向擺動，形成激光線掃描面，確保激光線完整橫掃描過物體表面輪廓。

3.根據權利要求1所述的一種線激光掃描三維輪廓測量方法，其特征在于，步驟S2中，光線經物體表面輪廓漫反射后，由相機拍攝接收，相機的光軸與一字線激光器之間的位置和角度關系根據掃描范圍變化，確保經物體表面輪廓漫反射的激光都能被相機接收。

4.根據權利要求3所述的一種線激光掃描三維輪廓測量方法，其特征在于，磁致伸縮微位移控制器控制一字線激光器擺動的速度與相機的拍攝速度一致。

5.適用于權利要求1的一種線激光掃描三維輪廓測量方法的裝置，其特征在于，包括：線激光發射模塊、控制線激光發射模塊運動的磁致伸縮微位移控制器以及成像模塊，所述線激光發射模塊發出的線激光沿同一方向擺動形成激光線掃描面，橫掃過物體表面輪廓，成像模塊接收經物體輪廓面漫反射的光線。

6.根據權利要求5所述的一種線激光掃描三維輪廓測量方法的裝置，其特征在于，所述線激光發射模塊為一字線激光器，所述成像模塊為相機。