[發(fā)明專(zhuān)利]一種三維成像測(cè)試用光學(xué)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011552860.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112799094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊平;李越;戴斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇烽禾升智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種三維成像測(cè)試用光學(xué)系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測(cè)物體上方斜向設(shè)置的投影模組，所述的投影模組包括一組自上而下設(shè)置了光源、條紋光柵和光圈透鏡，所述待測(cè)物體的表面與所述光圈透鏡的焦平面共面設(shè)置，所述投影模組投射的光源在待測(cè)物體表面左右移動(dòng)，還包括光電探測(cè)器，所述的光電探測(cè)器位于所述光圈透鏡的焦平面的正上方，相對(duì)于所述的投影模組在橫向方向上位置保持固定。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)投影模組和光電探測(cè)器視場(chǎng)的一致性，減少了因市場(chǎng)中心錯(cuò)位所導(dǎo)致的測(cè)試不準(zhǔn)確的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種三維成像測(cè)試用光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著光學(xué)儀器精度的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及產(chǎn)線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的需求，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是基于非接觸式的檢測(cè)技術(shù)。

常用的非接觸式光學(xué)三維測(cè)量方法有：三角測(cè)距法、干涉法、飛行時(shí)間（TOF）、結(jié)構(gòu)光等。目前機(jī)器視覺(jué)中常用的激光線(xiàn)掃的原理就是三角測(cè)距的方式，然后通過(guò)物體的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的重建，但激光線(xiàn)掃的以線(xiàn)到面的工作模式，使其效率也不是太高。所以結(jié)構(gòu)光直接通過(guò)面直接實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到更加廣泛的研究。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光也是基于三角測(cè)量的方式，通常都是利用雙目結(jié)構(gòu)的方式完成了三維重構(gòu)，這樣造成的問(wèn)題是會(huì)區(qū)域出現(xiàn)陰影盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種具有同軸光路的三維成像測(cè)試用光學(xué)系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種三維成像測(cè)試用光學(xué)系統(tǒng)，包括設(shè)置在待測(cè)物體上方斜向設(shè)置的投影模組、光電探測(cè)器和設(shè)置在兩者之間的分光鏡；所述投影模組所發(fā)出的檢測(cè)光沿直線(xiàn)方向傳輸對(duì)所述待測(cè)物體進(jìn)行掃描，掃描后到所述待測(cè)物體的反射光線(xiàn)經(jīng)所述分光鏡再次反射后被所述光電探測(cè)器接收；

其中，所述投影模組與豎向方向的夾角為θ，所述分光鏡與水平面的夾角為ω，所述光電探測(cè)器與水平面的夾角與Φ，所述Φ與θ、ω滿(mǎn)足如下關(guān)系：

Φ=2θ-（90?+ω）。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的投影模組包括自上而下設(shè)置了光源、條紋光柵、第一透鏡和第二透鏡，所述條紋光柵、所述第一透鏡和所述第二透鏡平行設(shè)置，所述第一透鏡和所述第二透鏡分別設(shè)置在所述分光鏡的兩側(cè)，所述光電探測(cè)器與所述第二透鏡同側(cè)設(shè)置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括測(cè)試平臺(tái)，所述第二透鏡的焦點(diǎn)位于所述測(cè)試平臺(tái)上。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述測(cè)試平臺(tái)為具有橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)平臺(tái)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述條紋光柵、所述第一透鏡和所述第二透鏡按傾斜向上的方向平行設(shè)置，所述第一透鏡與所述條紋光柵之間的垂直距離等于所述第一透鏡的焦距。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一透鏡和所述第二透鏡選用相同的透鏡。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的條紋光柵中包括等寬、等間距設(shè)置的平行狹縫，光柵中的線(xiàn)條最小寬度為3mm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的光源采用的是面光源。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的光電探測(cè)器選用具有定焦或變焦鏡頭的CMOS相機(jī)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)投影模組和光電探測(cè)器視場(chǎng)的一致性，減少了因市場(chǎng)中心錯(cuò)位所導(dǎo)致的測(cè)試不準(zhǔn)確的情況。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的光學(xué)組件的布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為測(cè)試時(shí)的掃描方向示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種實(shí)施例中對(duì)半球形檢測(cè)件進(jìn)行掃描所獲得掃描圖像；

其中：1-光源，2-光電探測(cè)器，3-條紋光柵，4-第一透鏡，5-待測(cè)物體，6-第二透鏡，7-測(cè)試平臺(tái)，8-分光鏡。

具體實(shí)施方式