基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，包括壳体及安装在壳体内的半导体激光器、参考激光器、多面旋转棱镜、光电二极管及系统控制电路板，系统控制电路板通过单片机实现对激光器进行正弦调制和方波调制，过电压保护、调制信号数据的掉电保护、多面旋转棱镜的驱动、多面旋转棱镜转速的测控、与PC机实时通讯。本系统控制部分以多面旋转棱镜为反射镜面，以激光器为信号调制的执行元件，以STM32F103作为控制芯片，投射出不同特性的光栅条纹，以光电二极管作为棱镜转速的检测元件，配合与PC机的串行通信，实时显示检测数据及控制调制信号的频率和直流偏置量，实现激光器调制的控制。

Laser grating fringe projection system based on multi faceted rotating prism

The present invention relates to a laser grating projection system based on multi rotating prism, which comprises a casing and a semiconductor laser installed in the shell, the reference laser, multi-faceted rotating prism, photodiode and system control circuit, system control circuit board through the MCU sine and square wave modulation of laser, overvoltage protection, modulation the signal data power-off protection, multi rotating prism drive, speed control, multi-faceted rotating prism and PC real-time communication. The control system with multiple rotating prism for reflector, actuators to laser signal modulation, using STM32F103 as control chip, projecting grating with different characteristics, to the photodiode as the detecting element prism speed, with serial communication and PC, real-time display frequency and DC offset detection and control data the modulation signal control laser modulation.

【技术实现步骤摘要】
基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统
：本专利技术属于光学测量领域，涉及激光光栅条纹投射系统，由其是一种基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统。技术背景：物体三维测量技术已逐渐向高精度、高速、复杂环境的方向发展。结构光深度视觉传感技术作为主要的测量技术，具有非接触、精度高、速度快等优点。基于数字光处理技术(DLP)的数字投影系统常用来产生光栅条纹，利用相位解算方法能够一次快速获取能达到视频帧率、像素级、全视场的三维(3D)数据。但基于白光光源和投影光学系统的光栅条纹投射方法难以获得高空间分辨率、高精度、连续的正弦光栅条纹，限制了其在微小器件精密测量场合下的应用，同时对于小尺寸、金属器件的精密，受工业现场环境及被测物表面反射率影响较大，基于线激光光源的结构光扫面系统常被应用在这些场合，但测量时只能对单条激光线进行特征提取，测量速率有限。为了解决物体三维在线测量在测量速度，精度和测量适应性之间的矛盾。本系统采用多面旋转棱镜设计的激光光栅条纹投射系统。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于解决三维形貌测量技术在精度、测量速度及测量适应性之间的矛盾，该系统的控制部分以STM32F103C8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：包括壳体及安装在壳体内的半导体激光器、参考激光器、多面旋转棱镜、光电二极管及系统控制电路板，系统控制电路板通过单片机实现对激光器进行正弦调制和方波调制，过电压保护、调制信号数据的掉电保护、多面旋转棱镜的驱动、多面旋转棱镜转速的测控、与PC机实时通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：包括壳体及安装在壳体内的半导体激光器、参考激光器、多面旋转棱镜、光电二极管及系统控制电路板，系统控制电路板通过单片机实现对激光器进行正弦调制和方波调制，过电压保护、调制信号数据的掉电保护、多面旋转棱镜的驱动、多面旋转棱镜转速的测控、与PC机实时通讯。2.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：所述的正弦调制由数模转换器输出正弦信号和直流偏置，通过求和运算器输出正弦调制信号来实现对激光器的调制。3.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：所述的方波调制是通过单片机的PWM模式产生方波信号，该方波信号通过缓冲器后调制激光器。4.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：所述的过电压保护是激光器的正弦调制信号通过电压跟随器后进入采样电路，对正弦信号峰值电压进行采样，之后经过精密电阻的分压后被微控制器的模数转换器进行采样监控。5.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：所述的棱镜转速的测控是由光电二极管将参考激光器发出的光信号转换成电信号，通过放大器放大信号，利用电压比较器产生脉冲数字信号，单片机采集后进行相应处理得出转速。6.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：所述的系统控制电路板包括单片机及分别与单片机连接的电源模块、存储器、电压比较器、两个D/A转换器、电阻分压电路单元，单片机还连接显示屏、PC机及参考激光器，电压比较器连接比例放大器，比例放大器连接光电二极管，两个D/A转换器均连接运算加法器，运算加法器分别连接半导体激光器及采样保持电路单元，采样保持电路单元连接电阻分压电路单元，电阻分压电路单元连接单片机。7.根据权利要求1所述的基于多面旋转棱镜的激光光栅条纹投射系统，其特征在于：在壳体的左侧内壁固装多面旋转棱镜固定座，在多面旋转棱镜固定座上安...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国威，石培杰，黄喆，王琦琦，王以忠，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12