[發明專利]一種基于機械視覺的三維掃描系統及測試方法

在審

• 申請號: 202011522531.9
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112729165A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 楊平;李越;戴斌
• 申請（專利權）人: 江蘇烽禾升智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 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

本發明公開了一種基于機械視覺的三維掃描系統及測試方法，該系統包括上而下設置的光源、條紋平行狹縫光柵和兩組對稱設置的光路放大轉向模組，還包括光電探測器；所述的條紋平行狹縫光柵，用于獲取具有條紋的被投影圖案；所述的光路放大轉向模組，用于將被投影圖案中的條紋寬度進行放大，從左右兩個方向投影到檢測物體的表面；所述光電探測器中，用于從物品表面的反射光線獲取檢測從左右兩側投影到物品表面的紅藍條紋重合圖案。相比于現有技術本發明不僅能夠有效的還原三維形貌，且具有速度快、一致性高的特點。

技術領域

本發明屬于工業用光學檢測設備領域，具體涉及一種基于機械視覺的三維掃描系統及測試方法。

背景技術

機器視覺是使用光源照射到待檢產品上，然后使用鏡頭收集待檢產品反射出的光線，最后通過相機把鏡頭收集的光線轉化為數據信號。機器視覺的快速、準確的檢驗模式能夠完全滿足自動化生產的需求，所以機器視覺技術已經獲得了大量的研究與應用。是工業制造中，實現對產品表面瑕疵檢驗的一種重要的手段。

現有的機器視覺檢查，主要采用直接采集產品表面圖片，通過圖片的灰度值轉化找出產品表面的瑕疵，但是該方法對應于凹陷或者凸起檢驗的效果極差，因為凹陷或者凸起很多情況下產生的灰度值變化很小，而且因為凹陷和凸起的形狀不同，導致的灰度值變化也不一致，所以普通的機器視覺很難分辨出來。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種基于機械視覺的三維掃描系統及測試方法。

實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于機械視覺的三維掃描檢測系統，包括上而下設置的光源、條紋平行狹縫光柵和兩組對稱設置的光路放大轉向模組，還包括光電探測器；

所述的條紋平行狹縫光柵，用于獲取具有條紋的被投影圖案；

所述的光路放大轉向模組，用于將被投影圖案中的條紋寬度進行放大，從左右兩個方向投影到檢測物體的表面；

所述光電探測器中，用于從物品表面的反射光線獲取檢測從左右兩側投影到物品表面的重合圖案。

作為本發明的進一步改進，所述的光路放大轉向模組自上而下依次設置的第一凸透鏡、平面鏡和第二凸透鏡，所述的第一凸透鏡和所述的第二凸透鏡對稱的設置在所述平面鏡的兩側，所述的第一凸透鏡用于將透過條紋平行狹縫光柵的發散的出射光線轉換為平行光，所述的平面鏡用于改變光線的傳播方向，使轉向后的平行光照射到所述的第二凸透鏡上，所述的第二凸透鏡用于將平行的光線進行匯聚照射到物品表面。

作為本發明的進一步改進，所述的第一凸透鏡和所述的第二凸透鏡還用于將傳播光線中所包含的條紋寬度進行放大，經兩次凸透鏡，條紋寬度的放大倍率在10-20倍。

作為本發明的進一步改進，所述的條紋平行狹縫光柵包括等間距設置的、寬度均一的線條，所述的線條寬度最小為3um。

作為本發明的進一步改進，所選用的光電探測器的物方分辨率在30μm以下。

作為本發明的進一步改進，所述第一凸透鏡和所述第二凸透鏡選用具有相同焦距的透鏡。

作為本發明的進一步改進，所述的光源、條紋平行狹縫光柵和所述光電探測器設置在所述的光路放大轉向模組的對稱面上。

本發明還提供了一種基于機械視覺完成三維掃描的方法，

步驟一：應用上述系統獲對檢測物品進行自上而下的掃描，獲取掃描圖像；

步驟二：檢測投影圖案中的線條的重合度，對于非重合的位置根據公式計算對應檢測點位的高度信息，計算公式為：

H＝L/2*tan θ

式中：L為左右兩條光線的距離，θ為光線角度，H為最后算出的該點高度；