[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置及其標(biāo)定方法和使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810960081.8
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN110857850A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉浪;龐淑屏;劉威;曲崴;戰(zhàn)玉臣
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽華慧高新技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京元中知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11223
• 代理人: 張則武

本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置及其標(biāo)定方法和使用方法，包括投影系統(tǒng)，配置為向被觀測物投射投影圖像；所述投影系統(tǒng)至少包括可投射投影圖像的投影器件，投影鏡頭；成像系統(tǒng)，配置為接收被觀測物反射的投影圖像；所述成像系統(tǒng)至少包括接收反射回的投影圖像的成像器件，成像鏡頭；控制系統(tǒng)，控制所述的投影系統(tǒng)和成像系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)中包括至少兩個標(biāo)定參數(shù)；在掃描裝置的有效測量范圍內(nèi),標(biāo)定參數(shù)與三維掃描裝置的工作距一一對應(yīng)。本發(fā)明提供一種在工作距變化或者更換不同使用環(huán)境情況下，無需再次標(biāo)定相應(yīng)工作參數(shù)，可直接對待觀測物體進(jìn)行三維測量的可變工作距的結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置以及該裝置的標(biāo)定方法和使用方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置及其標(biāo)定方法和使用方法。

背景技術(shù)

三維物體表面形貌的測量，在機(jī)械制造領(lǐng)域又稱為逆向工程，在現(xiàn)代加工制造及實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)中起著越來越重要的作用；隨著三維物體表面形狀的非接觸檢測技術(shù)在科研、醫(yī)學(xué)診斷、工程設(shè)計(jì)、刑事偵查現(xiàn)場痕跡分析、自動在線檢測、質(zhì)量控制、機(jī)器人及許多生產(chǎn)過程中越來越廣泛的應(yīng)用，人們對三維形貌測量的要求也越來越高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。

在現(xiàn)有技術(shù)中，三維形貌測量技術(shù)視場改變主要通過改變工作距和更換鏡頭的方式實(shí)現(xiàn)，前者相當(dāng)于調(diào)焦后者相當(dāng)于變焦，調(diào)焦方式需要改變投影光路與成像光路的基距即改變?nèi)S掃描裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，視場越大掃描裝置的結(jié)構(gòu)尺寸越大；變焦方式需要更換投影、成像鏡頭；雖然現(xiàn)有三維掃描技術(shù)也用標(biāo)志點(diǎn)確定工作距，但標(biāo)志點(diǎn)非偏心設(shè)置，無法隨工作距變化而改變標(biāo)志點(diǎn)成像位置即區(qū)分工作距，進(jìn)一步來說調(diào)焦、變焦方式都需要變化后對三維掃描裝置標(biāo)定后方可進(jìn)行三維測量。

申請?zhí)枮镃N201510416362.3的中國專利公開了一種三維掃描顯微鏡及條紋投影三維掃描的方法，利用安裝在體視顯微鏡上的具有同步觸發(fā)模式和精確像素對應(yīng)模式的條紋投影裝置和具有同步觸發(fā)條紋采集裝置分別進(jìn)行投影和拍攝，條紋投影裝置投射的序列條紋圖形經(jīng)體視顯微鏡內(nèi)部條紋投影光路從物鏡射出后投射在被觀測物表面，條紋采集裝置經(jīng)體視顯微鏡內(nèi)部條紋采集光路獲取被觀測物表面的序列條紋圖像，兩者同步進(jìn)行，使投影和拍攝效率更高。

申請?zhí)枮镃N201120019181.4的中國專利公開了一種結(jié)構(gòu)光三維形貌測量裝置，包括投影機(jī)和攝像機(jī)，投影機(jī)和攝像機(jī)設(shè)于支架上，投影機(jī)和攝像機(jī)之間距離可調(diào)，所述投影機(jī)的投影光路和攝像機(jī)的成像光路平行，且投影機(jī)的投影透鏡和攝像機(jī)的成像透鏡其中至少有一透鏡偏心。該測量裝置利用投影鏡頭和/或成像鏡頭的偏心成像原理，使投影視場光學(xué)中心與成像視場光學(xué)中心在物距位置重合、投影視場與成像視場在物距位置重疊，加大了投影機(jī)光軸與攝像機(jī)光軸的距離，從而形成無陰影的高精度測量區(qū)域。

雖然上述現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上解決了三維形貌測量的問題，但依然存在著更換工作距或者使用環(huán)境時，需對三維掃描裝置重新進(jìn)行標(biāo)定的情況，極大的降低了使用效率和應(yīng)用的范圍。

因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷進(jìn)行改進(jìn)，提供一種在工作距變化或者更換不同使用環(huán)境情況下，無需再次標(biāo)定相應(yīng)工作距參數(shù)，可直接對待觀測物體進(jìn)行三維測量的結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置以及該裝置的標(biāo)定方法和使用方法。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置的標(biāo)定方法。

本發(fā)明的又一個目的在于提供一種上述結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置的使用方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：一種結(jié)構(gòu)光三維掃描裝置，包括

投影系統(tǒng)，配置為向被觀測物投射投影圖像；