[發明專利]一種高反光物體表面輪廓測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710092511.4
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106840029A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 姚崢嶸
• 申請（專利權）人: 蘇州凡目視覺科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙)11391
• 代理人: 范曉斌,康正德

技術領域

本發明涉及三維輪廓測量技術領域，特別是涉及一種基于激光線掃描的高反光物體表面輪廓測量裝置及方法。

背景技術

線掃描三維輪廓測量技術，由于其測量精度適中、環境適應性好、對被測對象表面紋理適應性強等優點，在工業測量領域有著廣泛的應用。線激光光源有著良好的準直性及較高的亮度，是線掃描測量中的首選掃描線產生器件。

目前，在激光線掃描三維輪廓測量系統中，測量設備通常包括一體式線掃描相機和分體式線掃描相機。其中，一體式線掃描相機內設激光模組和成像芯片，分體式線掃描相機包含獨立的激光模組和獨立的線掃描相機。通常在上述測量系統中，所采用的測量原理為三角測量法，即通過出射點、投影點和成像點三者之間的三角幾何關系來確定被測物體輪廓各點的三維信息。測量系統一般采用激光垂直入射及CCD垂直成像的方式，在激光垂直入射中激光形成的線形光源垂直入射到放置被測工件的基平面上。CCD垂直成像是CCD靶面垂直于CCD攝像頭的成像光軸，成像光軸與入射光形成一夾角。

例如，圖1示出了現有技術中分體式線掃描相機在測量物體的三維輪廓時的三種光路配置方案。激光模組投射出的線型激光垂直或以一定角度入射到被測物體的表面處，并在該被測物體的表面形成一條高亮度的輪廓線。線掃描相機與該激光模組成一定角度布置，以觀察該輪廓線，根據三角成像的關系可以將觀察到的輪廓信息恢復為實際的三維空間位置信息。利用該種方法測量物體的三維信息的關鍵在于在激光的照射下在被測物體的表面處形成的高亮度的輪廓線。該輪廓線可以被線掃描相機的圖像處理芯片捕捉并進行輪廓的細化抽取處理。

然而，當被測物體為高反光物體如3D玻璃面板時，由于玻璃的透明屬性，在激光具體的照射位置難以形成一條明顯高亮度的輪廓線，因此，采用例如圖1所示的激光線掃描三維輪廓測量系統無法測量出3D玻璃面板的輪廓，進而無法得出玻璃面板的三維空間位置信息。為了解決該問題，實踐中的處理方式是在玻璃面板的表面噴涂一層非透明的薄層，利用該薄層產生高亮度的輪廓線。然而，該種方式自動化程度低，并且測量完后還要對該薄層進行處理，耗時耗力。

發明內容

本發明的一個目的是要提供一種基于激光線掃描的高反光物體表面輪廓測量裝置，以解決現有技術難以測量高反光物體的輪廓的技術問題。

本發明提供的一種基于激光線掃描的高反光物體表面輪廓測量裝置，包括：

線激光發射器，用于發射線型激光，并使得所述線型激光以第一入射角入射至所述高反光物體的表面；

反射投影幕，用于接收由所述高反光物體的表面反射的所述線型激光，以在所述反射投影幕形成一與所述高反光物體的輪廓相關的第一圖案；

線掃描相機，用于拍攝所述反射投影幕處的所述第一圖案；

其中，所述高反光物體的表面輪廓是基于所述第一圖案獲取的。

進一步地，所述表面輪廓測量裝置還包括：

計算處理器，用于根據所述第一圖案獲取所述高反光物體的表面輪廓。

進一步地，所述線激光發射器和所述線掃描相機位于所述反射投影幕同一側。

進一步地，所述線激光發射器和所述線掃描相機分別位于所述反射投影幕的相反的兩側；

其中，所述反射投影幕具有預定透光度，以使得所述線掃描相機能夠拍攝到所述第一圖案。

進一步地，所述線激光發射器與所述高反光物體的表面之間的距離為30-1000mm；

所述線激光發射器與所述高反光物體的表面之間的夾角為5-80°。

進一步地，所述線掃描相機與所述反射投影幕之間的距離為30-1000mm；

所述線掃描相機與所述反射投影幕之間的夾角為0-80°。

特別地，本發明提供了一種基于激光線掃描的高反光物體輪廓測量方法，其利用上述的裝置，包括如下步驟：

利用線激光發射器發射線型激光，并使得所述線型激光以第一入射角入射至所述高反光物體的表面；

利用反射投影幕接收由所述高反光物體的表面反射的所述線型激光，以在所述反射投影幕形成一與所述高反光物體的輪廓相關的第一圖案；

利用線掃描相機拍攝所述反射投影幕處的所述第一圖案，以獲取所述高反光物體的實際輪廓。

進一步地，獲取所述高反光物體的實際輪廓的方法包括如下步驟：

提取所述線掃描相機經多次掃描所拍攝到的多個所述第一圖案分別對應的多個點云數據；

根據已建立的成像與標準物體的對應關系對每一所述點云數據進行校正；