一种高反光物体表面轮廓测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，属于三维轮廓测量技术领域。该装置包括：线激光发射器，用于发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；反射投影幕，用于接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；和线扫描相机，用于拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；其中，高反光物体的表面轮廓是基于第一图案获取的。本发明专利技术的装置避免了在高反光物体的表面喷涂薄层，因而，不需要在测量前后对高反光物体进行额外处理，提高了测量效率和自动化程度。此外，增加反射投影幕使得接收到的图案更加清晰明亮，提高了后续测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高反光物体表面轮廓测量装置及方法
本专利技术涉及三维轮廓测量
，特别是涉及一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置及方法。
技术介绍
线扫描三维轮廓测量技术，由于其测量精度适中、环境适应性好、对被测对象表面纹理适应性强等优点，在工业测量领域有着广泛的应用。线激光光源有着良好的准直性及较高的亮度，是线扫描测量中的首选扫描线产生器件。目前，在激光线扫描三维轮廓测量系统中，测量设备通常包括一体式线扫描相机和分体式线扫描相机。其中，一体式线扫描相机内设激光模组和成像芯片，分体式线扫描相机包含独立的激光模组和独立的线扫描相机。通常在上述测量系统中，所采用的测量原理为三角测量法，即通过出射点、投影点和成像点三者之间的三角几何关系来确定被测物体轮廓各点的三维信息。测量系统一般采用激光垂直入射及CCD垂直成像的方式，在激光垂直入射中激光形成的线形光源垂直入射到放置被测工件的基平面上。CCD垂直成像是CCD靶面垂直于CCD摄像头的成像光轴，成像光轴与入射光形成一夹角。例如，图1示出了现有技术中分体式线扫描相机在测量物体的三维轮廓时的三种光路配置方案。激光模组投射出的线型激光垂直或以一定角度入射到被测物体的表面处，并在该被测物体的表面形成一条高亮度的轮廓线。线扫描相机与该激光模组成一定角度布置，以观察该轮廓线，根据三角成像的关系可以将观察到的轮廓信息恢复为实际的三维空间位置信息。利用该种方法测量物体的三维信息的关键在于在激光的照射下在被测物体的表面处形成的高亮度的轮廓线。该轮廓线可以被线扫描相机的图像处理芯片捕捉并进行轮廓的细化抽取处理。然而，当被测物体为高反光物体如3D玻璃面板时，由于玻璃的透明属性，在激光具体的照射位置难以形成一条明显高亮度的轮廓线，因此，采用例如图1所示的激光线扫描三维轮廓测量系统无法测量出3D玻璃面板的轮廓，进而无法得出玻璃面板的三维空间位置信息。为了解决该问题，实践中的处理方式是在玻璃面板的表面喷涂一层非透明的薄层，利用该薄层产生高亮度的轮廓线。然而，该种方式自动化程度低，并且测量完后还要对该薄层进行处理，耗时耗力。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，以解决现有技术难以测量高反光物体的轮廓的技术问题。本专利技术提供的一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，包括：线激光发射器，用于发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；反射投影幕，用于接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；线扫描相机，用于拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；其中，所述高反光物体的表面轮廓是基于所述第一图案获取的。进一步地，所述表面轮廓测量装置还包括：计算处理器，用于根据所述第一图案获取所述高反光物体的表面轮廓。进一步地，所述线激光发射器和所述线扫描相机位于所述反射投影幕同一侧。进一步地，所述线激光发射器和所述线扫描相机分别位于所述反射投影幕的相反的两侧；其中，所述反射投影幕具有预定透光度，以使得所述线扫描相机能够拍摄到所述第一图案。进一步地，所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的距离为30-1000mm；所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的夹角为5-80°。进一步地，所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的距离为30-1000mm；所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的夹角为0-80°。特别地，本专利技术提供了一种基于激光线扫描的高反光物体轮廓测量方法，其利用上述的装置，包括如下步骤：利用线激光发射器发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；利用反射投影幕接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；利用线扫描相机拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案，以获取所述高反光物体的实际轮廓。进一步地，获取所述高反光物体的实际轮廓的方法包括如下步骤：提取所述线扫描相机经多次扫描所拍摄到的多个所述第一图案分别对应的多个点云数据；根据已建立的成像与标准物体的对应关系对每一所述点云数据进行校正；将多个校正后的所述点云进行拼接，以获取所述高反光物体的完整点云；根据所述完整点云获取所述高反光物体的实际轮廓。进一步地，所述成像与标准物体的对应关系的建立包括如下步骤：选取一标准物体，所述标准物体具有多个已知角度的坡面；利用所述线激光发射器发射线型激光，并使得所述线型激光以第二入射角入射至所述标准物体的所述坡面；利用所述反射投影幕接收由所述标准物体的坡面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述标准物体的轮廓相关的第二图案；利用所述线扫描相机拍摄所述反射投影幕处的所述第二图案，将所述第二图案与所述标准物体的实际轮廓进行比对，以建立所述成像与所述标准物体的对应关系。进一步地，所述高反光物体的至少部分表面具有相同或不同的预设弧度。与现有技术中利用照射在高反光物体表面的图案来获取物体的轮廓信息相比，本专利技术的高反光物体表面轮廓测量装置开创性地利用反射后的图案来获取高反光物体的轮廓信息。本专利技术的装置避免了在高反光物体的表面喷涂薄层，因而，不需要在测量前后对高反光物体进行额外处理，提高了测量效率和自动化程度。此外，增加反射投影幕使得接收到的图案更加清晰明亮，提高了后续测量精度。本专利技术的装置，可以通过调整线激光发射器与高反光物体的表面之间的距离和角度来分别调整可覆盖的高反光物体表面的区域，以及第一图案在反射投影幕处的位置。并且，可以通过调整线扫描相机与反射投影幕之间的距离和夹角来分别调整相机的视野和精度。根据本专利技术的方案，利用反射后的图案来获取高反光物体的轮廓信息时，该反射后的图案会发生畸变，尤其是在高反光物体的至少部分表面具有一定弧度时，其畸变更大，因而，在进行测量时，其与现有技术中直接照射在物体表面的图案获取物体轮廓信息的方法存在巨大区别，本专利技术的装置及方法需要对第一图案进行校正，以获取高反光物体的实际轮廓。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是现有技术中分体式线扫描相机在测量物体的三维轮廓时的三种光路配置示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置的光路配置示意图，其中示出了线激光发射器所发射的线型激光和线扫描相机的扫描区域；图3是根据本专利技术另一个实施例的基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置的光路配置示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的线激光发射器向高反光物体发射线型激光的示意性结构图，其中示出了线型激光所覆盖的区域；图5是根据本专利技术一个实施例的线激光发射器和高反光物体的示意性位置布置图；图6是根据本专利技术一个实施例的线扫描相机拍摄反射式投影幕布处的图案的示意性结构图，其中示出了拍摄区域；图7是根据本专利技术一个实施例的线扫描相机和反射式投影幕布的示意性位置布置图；图8是根据本专利技术一个实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，包括：线激光发射器，用于发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；反射投影幕，用于接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；线扫描相机，用于拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；其中，所述高反光物体的表面轮廓是基于所述第一图案获取的。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，包括：线激光发射器，用于发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；反射投影幕，用于接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；线扫描相机，用于拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；其中，所述高反光物体的表面轮廓是基于所述第一图案获取的。2.根据权利要求1所述的高反光物体表面轮廓测量装置，其中，还包括：计算处理器，用于根据所述第一图案获取所述高反光物体的表面轮廓。3.根据权利要求2所述的高反光物体表面轮廓测量装置，其中，所述线激光发射器和所述线扫描相机位于所述反射投影幕同一侧。4.根据权利要求2或3所述的高反光物体表面轮廓测量装置，其中，所述线激光发射器和所述线扫描相机分别位于所述反射投影幕的相反的两侧；其中，所述反射投影幕具有预定透光度，以使得所述线扫描相机能够拍摄到所述第一图案。5.根据权利要求4所述的高反光物体表面轮廓测量装置，其中，所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的距离为30-1000mm；所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的夹角为5-80°。6.根据权利要求4或5所述的高反光物体表面轮廓测量装置，其中，所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的距离为30-1000mm；所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的夹角为0-80°。7.一种基于激光线扫描的高反光物体轮廓测量方法，其利用如权利要求1-6中任一项所述的装置，包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚峥嵘，
申请(专利权)人：苏州凡目视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32