一种彩色3D测量系统用的照明装置制造方法及图纸

一种彩色3D测量系统用的照明装置，包括：光源、第一底片、第二底片、投影镜头、分光镜、第一卷轴和第二卷轴。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种彩色3D测量系统。
技术介绍
三维测量主要采用两个摄像机或者一个摄像机与光学折反射系统构成的双目立体视觉传感器，从不同位置或者角度拍摄得到同一空间物体的多幅图像，基于视差原理即可获取物体的三维几何信息，重建周围场景的三维形状与位置。三维测量通常有以下几种方法:第一、结构光视觉测量技术。主要通过向被测对象投射相应模式的结构光，由摄像机拍摄变形光条图像，基于光学三角原理来获取物体表面的三维信息。该技术已成为解决物体表面形貌测量、空间位置测量、三维运动信息获取等许多在线测量的有效途径之一，具有非接触、动态响应快、系统柔性好等特点，广泛应用于产品快速设计和加工质量控制、逆向工程以及自动控制等诸多领域。第二、相移测量技术(PMP)。其是利用一定相位差的多幅光栅条纹图像算出每个像素的相位值，然后根据相位值计算物体的高度信息。具体过程如下:首先向被测物体表面投射光栅条纹，所投射的条纹受到物体表面的形状调制而产生变形，再对变形的条纹图像进行处理，解调出代表物体高度的相位信息，最后经过相位去包裹和几何计算就可以获得被测物体表面的三维几何信息。PMP方法需要至少三幅以上的光栅条纹图像才能进行相位计算，同时被测物体在拍摄过程中不能移动，通常适合于静态物体的三维测量。第三、共焦扫描技术。基于点照明、点成像和点探测三点共轭的原理，当被测表面与探测面共轭时，在点探测器上的像点最小，点探测器接收到的光能量最大；当被测表面偏离物点时，探测器上的像点变大，点探测器接收到的光能量变小。测量时控制物点与被测面重合，保证探测器的输出值最大，便可描绘出被测表面的形貌。共焦测量方法(如激光共焦扫描显微镜)由于其高精度、高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势在生物医学、半导体检测等领域得到广泛应用。第四、数字散斑技术，用数字方法记录散斑图像，通过对形变前后散斑图像进行匹配，来获取待测物体的形变信息，也就是数字散斑相关测量方法。这里的“图像”代表所有反应物面信息的可视载体，包括激光散斑图像、人工散斑图像和反应物面特征的其他形式的图像。由于数字散斑相关测量技术具有对原始数据的采集方式比较简单、对测量环境的要求低、可直接测量位移和应变两组信息、便于实现测量自动化等优点，在材料应力应变测量、结构承受力分析等领域得到广泛应用。此外，CA2686904A1中也公开了一种手持式扫描装置，能够在两种操作模式下完成三维扫描。但是，上述三维测量方法通常只能获得待测物体的三维几何信息，而无法提供全彩色信息。为了获得彩色信息，现有技术中也出现了一些方法，具体如下:CN104251995A在
技术介绍
中公开了采用彩色相机对场景进行二维拍照，再将彩色照片与三维点云数据进行合成，间接获得彩色三维点云数据，生成彩色三维模型。CN104776815A在
技术介绍
中进一步公开了在三维轮廓测量过程中，同时测量物体颜色信息的两种解决方法:一是投影红外结构光，在用于获取物体颜色信息的彩色数据相机前加上红外截止滤波片即可;二是通过频闪结构光的方式，先投影结构光，同时拍摄结构光的图像用于计算三维轮廓，再关闭结构光拍摄彩色图像用于计算物体的颜色信息。CN102980526A中进一步提出了仅采用黑白相机获取彩色图像的三维扫描仪及其扫描方法。其公开的三维扫描仪，包括一个投影仪，至少一个黑白相机及一个控制系统。所述投影仪分别向被扫描物体投射红、绿、蓝三种单色光。当所述投影仪向被扫描物体投射每种单色光时，所述至少一个黑白相机从多个角度分别拍摄被扫描物体的多张图像。所述控制系统能够以投影仪投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体多个角度的彩色图像。CN202074952U的技术原理与CN102980526A类似，其中进一步强调了仅使用单相机一单投影仪的三维形貌和彩色纹理获取系统。CN1426527A中公开了一种数字化器，其中包括两个照相机和两个投影器，投影器中的一个用于在目标物体表面上投影编码图案的光栅元件，另一个用于获取目标物体的纹理信息。本技术就是基于数字散斑技术实现三维数据获取，但是，这样获取的数据不能提供全彩色信息，因此，当需要彩色结构时，通过纹理信息相机采集的图像与三维数据相匹配，即可获得彩色的三维物体结构。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种小型化彩色3D测量设备，主要用于如人体口腔牙齿或其它空间受限场所的彩色三维数据获取。其中的照明装置包括光源、第一底片、第二底片、投影镜头、分光镜、第一卷轴和第二卷轴。第一底片为编码底片，第二底片为白光底片。光源用于照亮第一底片和第二底片。第一底片和第二底片均为柔性材料制成。第一底片可被卷入第一卷轴内。第二底片可被卷入第二卷轴内。当第一底片未被卷入第一卷轴内时，其位于光源的光路上。当第二底片未被卷入第二卷轴内时，其也位于光源的光路上。投影镜头用于将被照亮的第一底片和第二底片投影出。分光镜为半反半透分光镜，既能够允许部分光线透射，又能够允许另一部分光线反射的半反半透分光镜。投影镜头和分光镜在同一光路上。光源发出的分别照亮第一底片和第二底片光的光路在经过分光镜后相同。本技术具有以下技术效果:I，采用数字散斑测量方法，具有速度快、精度高的特点，可应用于动态变化目标的测量。2，采用彩色纹理相机匹配三维物体的表面色彩纹理，可实现彩色三维物体数据的获取。3，能够完成小型化的设计，可使该设备应用于空间受限场所的三维数据测量。【附图说明】图1是本技术彩色3D测量系统的体系结构图；图2A-2B是根据本技术的3D测量及纹理采集装置和投影镜头的第一实施方式的纵向切面图；图3A是根据本技术的3D测量及纹理采集装置和投影镜头的第二实施方式的纵向切面图；图3B是根据本技术的3D测量及纹理采集装置和投影镜头的第三实施方式的纵向切面图；图3C是根据本技术的3D测量及纹理采集装置和投影镜头的第四实施方式的纵向切面图；图3D是根据本技术的3D测量及纹理采集装置和投影镜头的第五实施方式的纵向切面图；图4是根据本技术的照明装置的第一实施方式的光路结构示意图；图5是根据本技术的照明装置的第二实施方式的光路结构示意图；图6A-6C是根据本技术的照明装置的第三实施方式的光路结构示意图；图7A-7D是根据本技术的照明装置的第四实施方式的光路结构示意图；图8A-8B是根据本技术的照明装置的第五实施方式的光路结构示意图；图9A-9B是根据本技术的照明装置的第六实施方式的光路结构示意图；图1OA-图1OB是根据本技术的使用光栅底片的照明装置的光路结构示意图；图11是根据本技术的时序控制电路的某个实施例的逻辑示意图。【具体实施方式】为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本技术作进一步地详细描述。这种描述是通过示例而非限制的方式介绍了与本技术的原理相一致的【具体实施方式】，这些实施方式的描述是足够详细的，以使得本领域技术人员能够实践本技术，在不脱离本技术的范围和精神的情况下可以使用其他实施方式并且可以改变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色3D测量系统用的照明装置，其特征在于包括：光源、第一底片、第二底片、投影镜头、分光镜、第一卷轴和第二卷轴；所述第一底片为编码底片，所述第二底片为白光底片；所述光源用于照亮所述第一底片和所述第二底片；所述第一底片和第二底片均为柔性材料制成；所述第一底片可被卷入所述第一卷轴内；所述第二底片可被卷入所述第二卷轴内；当所述第一底片未被卷入所述第一卷轴内时，其位于所述光源的光路上；当所述第二底片未被卷入所述第二卷轴内时，其也位于所述光源的光路上；所述投影镜头用于将被照亮的第一底片和第二底片投影出；所述分光镜为半反半透分光镜，既能够允许部分光线透射，又能够允许另一部分光线反射的半反半透分光镜；所述投影镜头和所述分光镜在同一光路上；所述光源发出的分别照亮所述第一底片和所述第二底片光的光路在经过所述分光镜后相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：向贤毅，敖明武，罗剑，王岱，庄富强，张进，谢小甫，吴明军，鲁宇，高源，
申请(专利权)人：宁波频泰光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33