[發明專利]一種基于微振鏡分光式投影裝置的多線激光三維掃描方法

在審

• 申請號: 201810142145.3
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108375346A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 周翔;李東;李歡歡;金瑞;馬力;劉濤;孟強;明向業
• 申請（專利權）人: 西安知象光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種基于微振鏡分光式投影裝置的多線激光三維掃描方法，首先，點激光照射在微振鏡上，微振鏡將點激光反射到分光鏡上，分光鏡可以將透過和反射一部分激光，通過多個分光鏡的組合，就可以將一個點激光轉換成多個點激光，微振鏡的快軸可以將點激光變成線激光，通過多個分光鏡便可生成多線激光，微振鏡的慢軸控制線激光的移動。本發明系統的體積小、光強更強、線激光特性更好；并且具有精度高、可懸停、可快速移動的特點。降低三維掃描系統的復雜度和成本，并且可提升測量精度。同時，多線激光技術提升了線激光全場掃描的速度，在三維重建領域具有重要意義。

技術領域

本發明屬于光學檢測領域，涉及一種基于微振鏡分光式投影裝置的多線激光三維掃描方法，特別是一種大景深、快速移動的多線激光的生成方法，并且該多線激光三維掃描系統可以實現物體的非接觸、高速度和高精度測量。

背景技術

光學三維測量由于具有非接觸、高精高和速度快的優勢，已在工業制造、動畫特技制作、游戲娛樂和醫學等行業嶄露頭角，顯示了巨大的技術先進性和強大的生命力，其應用可謂方興未艾，并且制造商也在逐漸開發出性能更好的產品，己初步形成了頗具規模的產業。

光學三維測量又可分為主動式和被動式兩種。被動式測量方法以立體視覺為代表。雖然立體視覺技術系統結構簡單，成本低，但存在著“匹配難”的瓶頸，而且運算量巨大，魯棒性差的缺點。主動三維測量技術包括飛行時間法、結構光投影法、干涉法等。其中，由于結構光投影法系統簡便，成本比較低，而且精度較高，因此應用最為廣泛。

結構光投影法，通常向被測物體表面投影特定的編碼光，利用相機拍攝編碼光在物體表面的調制信號，在進一步解調得到和深度信息有關的調制信號，最后經過標定得到物體表面的三維形貌。投射的編碼光通常包括：線激光圖、正余弦光柵圖，格雷碼，顏色編碼，隨機形狀編碼等。

其中線激光投影測量方法在工業檢測領域應用最為廣泛。線結構光三維掃描方法，是以一條或多條激光光線(光刀)圖像來重現物體三維形貌，即從線激光(光刀)圖像中提取線激光重心位置，然后利用三角測量原理對線激光重心逐點進行求解，來獲得物體形面三維數據。該技術以其非接觸性、靈敏度高、實時性好、抗干擾能力強、對金屬物體表面同樣可以進行測量等優點，被廣泛的應用于工業檢測和金屬測量領域中。傳統的線激光生成方式主要有兩種：第一種，通過旋轉馬達將點激光轉換成線激光；第二種，通過光學透鏡將點激光轉換成線激光；第一種方法，通過機械裝置產生線激光，精度低；第二種方法，點激光通過光學透鏡，光功率有損失，產生的線激光亮度低，嚴重影響三維測量精度；

并且上面兩種線激光投影方法，需要在機械運動機構的配合下才能實現線結構光掃描，導致測量系統體積大、成本高。

傳統的線激光主要以單線激光的工作方式為主，將單線激光應用在三維重建領域具有工作效率低下，影響三維重建的速度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種微振鏡分光式多線激光的生成方法，能夠在被測物體的表面形成具有大景深、快速移動的多線激光，相對于傳統的線激光，結構體積小、光強更強、線激光的性能更好，同時傳統的線激光主要以單線激光為主，本發明的多線激光技術具有較高的工作效率。

本發明的目的在于提供一種大景深、快速移動、多線激光的生成方法。該方法以點激光作為光源，通過二維微振鏡反射到被測物體表面，二維微振鏡在快慢兩個方向的驅動電流激勵下進行二維掃描，快軸用于產生線激光，慢軸用于控制線激光的移動，進而實現線激光的全場掃描。

首先，點激光照射在微振鏡上，微振鏡將點激光反射到分光鏡上，分光鏡可以將透過和反射一部分激光，通過多個分光鏡的組合，就可以將一個點激光轉換成多個點激光，微振鏡的快軸可以將點激光變成線激光，通過多個分光鏡便可生成多線激光，微振鏡的慢軸控制線激光的移動。