【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维测量领域,具体涉及一种相移式光投影三维测量系统及方法。
技术介绍
在现代工业、制造业等实际生产过程中需要进行大量的测量工作,因此三维形貌测量在现代工业及实际生活中正发挥着越来越重要的作用。而光学三维形貌测量由于其非接触、高精度、高速度等优点,目前己成为研究的热点之一。光学三维形貌测量是采用光学的手段获得物体三维空间信息的方法和技术,其在机器视觉、实物仿形、工业检测、生物医学、影视特技、虚拟现实等领域,均具有非常重要的意义和广阔的应用前景。传统的三坐标接触探针式三维测量方法存在着固有的缺陷:1、测量时存在着一定的接触压力,对于某些质地柔软的物品来说必然会产生测量误差;2、由于测头半径无论如何不可能为零,所以无法测量某些复杂表面的细微特征;3、因为要逐点接触式测量,从而存在测量速度慢,不适合对大型零部件进行测量。而当前流行的激光扫描法用电荷耦合器件(CCD)或者位置敏感器件(PSD)进行数字点激光图像采集,由于要逐点或逐线扫描,因而在速度上受到了限制。同时,扫描精度受测试件的材料及表面特性影响较大,为此,本专利技术采用激光干涉条纹投影技术并结合相移测量法,力图实现工件的快速、高效、高精度测量,与现有技术相比,本专利技术具有显著的优点:(1)投影的结构光为真实干涉条纹,具有高亮度与高对比度,具有无限焦深,可降低软件处理难度;(2)有效测量面积大和空间重现力良好,投影得到的条纹图缝隙非常小,使获得的三维数据精度更高。(3)测量过程不受被测物体的颜色、形状和运动状态的影响;(4)实现相移速度快,精度更高,同时可利用时间相移法进行测量,测量过程不受 ...
【技术保护点】
一种相移式光投影三维测量系统,其特征在于,包括单模激光器(1)CCD相机(18)和计算机(14),计算机(14)与CCD相机(18)相连接,沿单模激光器(1)产生激光的前进方向依次设置聚焦透镜组成的光学扩束系统(2),一维分束光栅(4),声光调制器(8),合束器(13),聚焦透镜(15)和投影物镜(16);所述单模激光器(1)产生的激光经所述光学扩束系统(2)扩散成光束后再由所述一维分束光栅(4)分解成两束激光,所述一维分束光栅(4)与所述声光调制器(8)之间还设有第一光楔(5)和第二光楔(6),所述第一光楔(5)和所述第二光楔(6)分别调节一维分束光栅(4)分解的两束激光的偏转角等于进入声光调制器(8)的入射角,使两束激光经过所述声光调制器(8)后产生布拉格衍射;所述声光调制器(8)和所述合束器(13)之间设有第一空间滤波器(9)和第二空间滤波器(10),所述第一空间滤波器(9)和所述第二空间滤波器(10)分别将经过声光调制器(8)后的两束激光形成一级衍射光;所述第一空间滤波器(9)和所述合束器(13)之间设有第三光楔(11),所述第二空间滤波器(10)和所述合束器(13)之间设有第 ...
【技术特征摘要】
1.一种相移式光投影三维测量系统,其特征在于,包括单模激光器(1)CCD相机(18)和计算机(14),计算机(14)与CCD相机(18)相连接,沿单模激光器(1)产生激光的前进方向依次设置聚焦透镜组成的光学扩束系统(2),一维分束光栅(4),声光调制器(8),合束器(13),聚焦透镜(15)和投影物镜(16);所述单模激光器(1)产生的激光经所述光学扩束系统(2)扩散成光束后再由所述一维分束光栅(4)分解成两束激光,所述一维分束光栅(4)与所述声光调制器(8)之间还设有第一光楔(5)和第二光楔(6),所述第一光楔(5)和所述第二光楔(6)分别调节一维分束光栅(4)分解的两束激光的偏转角等于进入声光调制器(8)的入射角,使两束激光经过所述声光调制器(8)后产生布拉格衍射;所述声光调制器(8)和所述合束器(13)之间设有第一空间滤波器(9)和第二空间滤波器(10),所述第一空间滤波器(9)和所述第二空间滤波器(10)分别将经过声光调制器(8)后的两束激光形成一级衍射光;所述第一空间滤波器(9)和所述合束器(13)之间设有第三光楔(11),所述第二空间滤波器(10)和所述合束器(13)之间设有第四光楔(12),所述第三光楔(11)和所述第四光楔(12)分别将一级衍射光调整角度投射到所述合束器(13)上,并通过所述合束器(13)后形成干涉光路;所述干涉光路通过所述聚焦透镜(15)再被所述投影物镜(16)放大后形成干涉条纹投影到被测物体(17)上,所述CCD相机(18)获取该干涉条纹后通过计算机(14)进行处理最终恢复被测物体(17)的三维形貌。2.根据权利要求1所述的相移式光投影三维测量系统,其特征在于,所述声光调制器(8)通过射频功率放大器和直接数字频率合成器(7)与计算机(14)相连,所述计算机(14)通过改变射频功率放大器和直接数字频率合成器(7)的频率来改变光线通过声光调制器(8)的出射角,从而改变干涉条纹周期。3.根据权利要求1所述的相移式光投影三维测量系统,其特征在于,所述一维分束光栅(4)为一分二的一维衍射光栅,并且分出两束激光的光强相同。4.根据权利要求1所述的相移式光投影三维测量系统,其特征在于,在所述光学扩束系统(2)与一维分束光栅(4)之间和/或合束器(13)与聚焦透镜(15)之间设置有改变光照方向以缩小测量系统占据的...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱勇建,钟建平,宋树祥,漆广文,
申请(专利权)人:广西师范大学,
类型:发明
国别省市:广西;45
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