一种机器人视觉系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种机器人视觉系统，包括同处于第一轴线且依次分布的成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置，同处于第二轴线且依次分布的第一平面反射镜、第一傅立叶透镜及第二平面反射镜，同处于第三轴线且依次分布的第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜及光探测器，以及通过线缆分别与所述电寻址空间光调制器及光探测器相连的计算机。偏振分光棱镜将其读出光反射至第一平面反射镜以沿第二轴线传播，第二平面反射镜将其读出光反射至第三平面反射镜以沿第三轴线传播。本实用新型专利技术采用三个平面反射镜改变光路，从而使得结构非常紧凑。同时引入计算机，弥补光学处理系统灵活性较差的缺陷。

A robot vision system

The utility model discloses a robot vision system, which comprises an imaging objective, a light addressing spatial light modulator, a polarization splitting prism and a laser output device which are distributed in sequence along the first axis, a first plane reflector, a first Fourier lens and a second plane reflector which are distributed in sequence along the second axis. The third plane reflector, the electronically addressable spatial light modulator, the second Fourier lens and the photodetector, which are located on the third axis and distributed in turn, and the computer connected with the electronically addressable spatial light modulator and the photodetector through the cable, respectively. The polarization splitter reflects the readout light to the first plane mirror to propagate along the second axis, and the second plane mirror reflects the readout light to the third plane mirror to propagate along the third axis. The utility model adopts three plane mirrors to change the optical path, so that the structure is very compact. At the same time, a computer is introduced to compensate for the poor flexibility of optical processing system.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人视觉系统
本技术涉及一种机器人视觉系统。
技术介绍
机器人视觉是近年来发展起来的一门新兴技术，它如同人类的视觉感官一样，赋予机器人高级感觉功能，使得机器人真正地智能化，可根据周围环境做出反应。现有的机器人视觉系统大多是基于4f相干光学的处理系统，其处理能力的灵活性及多样性都是非相干光学处理系统所无法比拟的。而在4f相干光学处理系统中，对图像信息进行傅立叶变换的关键部件就是傅立叶透镜，其用于处理图像频谱分析、空间滤波、图像特征识别等相关处理工作，但这种镜头信息容量大，且运算速度为光速，一般的傅立叶透镜满足不了其需求，因此人们多采用双远距傅立叶透镜，以缩短焦距，但其仍然存在光路径较长，结构不够紧凑的缺陷。同时，由于现有的机器人视觉系统大多基于光学处理，尽管其具备快速处理的能力，但同时存在灵活性较差的缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构紧凑、灵活性高的机器人视觉系统。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种机器人视觉系统，包括成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置、第一平面反射镜、第一傅立叶透镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜、光探测器及计算机；所述成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置同处于第一轴线且依次分布；所述第一平面反射镜、第一傅立叶透镜及第二平面反射镜同处于第二轴线且依次分布；所述第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜及光探测器同处于第三轴线且依次分布；所述偏振分光棱镜将其读出光反射至所述第一平面反射镜以沿所述第二轴线传播，所述第二平面反射镜将其读出光反射至所述第三平面反射镜以沿所述第三轴线传播，所述计算机通过线缆分别与所述电寻址空间光调制器及光探测器相连。进一步地，所述激光输出装置包括同轴依次分布的半导体激光器、扩束透镜、针孔滤波器以及准直透镜。进一步地，所述半导体激光器为DL-3038-033型激光器。进一步地，所述第一平面反射镜、第二平面反射镜及第三平面反射镜的材质为K9，平面度小于一个光圈。进一步地，所述偏振分光棱镜的分光角为45-90°。进一步地，所述光寻址空间光调制器的空间分辨率为55lp/mm，对比度150：1，象面尺寸45×45mm2。进一步地，所述电寻址空间光调制器的空间分辨率为30lp/mm，对比度50：1，象面尺寸28.48×20.16mm2。进一步地，所述光探测器为CCD光电耦合器件，其分辨率不小于120lp/mm。采用上述技术方案后，本技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：1、本技术采用三个平面反射镜改变光路，从而使得各器件(尤其是第一傅立叶透镜与第二傅立叶透镜)的空间位置易于调整、布置，从而使得结构非常紧凑，避免某一光路过于冗长而使得设备臃肿。2、本技术引入了计算机，利用计算机可以灵活地进行各种运算，以实现可编程、控制和判断的能力，将数字处理与光学处理系统相结合，弥补光学处理系统灵活性较差的缺陷。附图说明图1为本技术结构框图。图2为本技术激光输出装置的结构框图。图3为本技术偏振分光棱镜示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例请参考图1所示，本技术公开了一种机器人视觉系统，包括成像物镜1、光寻址空间光调制器2、偏振分光棱镜3、激光输出装置4、第一平面反射镜5、第一傅立叶透镜6、第二平面反射镜7、第三平面反射镜8、电寻址空间光调制器9、第二傅立叶透镜10、光探测器11及计算机12。成像物镜1、光寻址空间光调制器2、偏振分光棱镜3、激光输出装置4同处于第一轴线且依次分布；第一平面反射镜5、第一傅立叶透镜6及第二平面反射镜7同处于第二轴线且依次分布；第三平面反射镜8、电寻址空间光调制器9、第二傅立叶透镜10及光探测器11同处于第三轴线且依次分布。偏振分光棱镜3将其读出光反射至第一平面反射镜5以沿第二轴线传播，第二平面反射镜7将其读出光反射至第三平面反射镜8以沿所述第三轴线传播，计算机12通过线缆分别与电寻址空间光调制器9及光探测器11相连。如图2所示，本实施例中，激光输出装置4包括同轴依次分布的半导体激光器41、扩束透镜42、针孔滤波器43以及准直透镜44。激光从半导体激光器41中输出时，由于其镜头缺陷或者表面附有灰尘，会发生衍射现象，从而在激光光斑上出现衍射花纹，影响光斑的均匀性。这种光斑经过准直透镜44后，会形成衍射光束(高频部分)和呈高斯分布的光束，由于衍射花纹属于高频部分，其位于远离光轴的位置，故而设置针孔滤波器43于扩束透镜42的后端，即可滤除高频噪声。本实施例中，半导体激光器41为DL-3038-033型激光器，其具有低电流、耐高温的优点，其射出635nm的激光作为相干光源。同时，它的电源采用了多重抗干扰措施，有利于系统的稳定工作。第一平面反射镜5、第二平面反射镜7及第三平面反射镜8的材质为K9，平面度小于一个光圈。偏振分光棱镜3的分光角为45-90°，如图3所示，激光输出装置4输出的非偏振光从BD端射入，则AC端射出的是电矢量在纸平面上的线偏振光，光寻址空间调制器2将其反射并且使其偏振面转动90°，成为电矢量垂直于纸面的线偏振光，然后原路返回偏振分光棱镜3，被其AB面全反射后由BC面射出，投射在第一平面反射镜5上。本实施例中，光寻址空间光调制器2的空间分辨率为55lp/mm，对比度150：1，象面尺寸45×45mm2。电寻址空间光调制器9的空间分辨率为30lp/mm，对比度50：1，象面尺寸28.48×20.16mm2。光探测器11为CCD光电耦合器件，其分辨率不小于120lp/mm。第一傅立叶透镜6由正双胶合透镜(通光孔径34.36)、负双胶合透镜(通光孔径21.31)、负双胶合透镜(通光孔径21.32)以及正双胶合透镜(通光孔径34.37)组成，第二傅立叶透镜10由正双胶合透镜(通光孔径27.22)、负单透镜(通光孔径16.03)、负单透镜(通光孔径14.63)以及正双胶合透镜(通光孔径19.86)组成。如此，将外界物体放置于成象物镜1前端，经过成象物镜1成象在光寻址空间光调制器上，然后再利用相干光读出，实现由非相干光向相干光转换。相干光的读出过程如下：激光器41发出激光经准直透镜44变为平行光照射在偏振分光棱镜3上，偏振分光棱镜3将光偏振折射到光寻址空间光调制器2上，光寻址空间光调制器2的读出光沿原路返回，再通过偏振分光棱镜3入射到第一平面反射镜5，经第一平面反射镜5反射到第一傅立叶透镜6。将电寻址空间光调制器9放在第一傅里叶透镜10的后焦平面上，根据实际需求利用计算机12将滤波函数输入到电寻址空间光调制器9上，使得输入图象与滤波函数在频率域相乘；由于电寻址空间光调制器9又处于第二傅立叶透镜10的前焦面上，经第二傅立叶透镜10的作用，由频域转变为空间域，直接照射在光探测器11上以读入计算机12，完成了图像滤波及边缘提取，为机器人识别或路径跟踪作充分的准备。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人视觉系统，其特征在于：包括成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置、第一平面反射镜、第一傅立叶透镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜、光探测器及计算机；所述成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置同处于第一轴线且依次分布；所述第一平面反射镜、第一傅立叶透镜及第二平面反射镜同处于第二轴线且依次分布；所述第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜及光探测器同处于第三轴线且依次分布；所述偏振分光棱镜将其读出光反射至所述第一平面反射镜以沿所述第二轴线传播，所述第二平面反射镜将其读出光反射至所述第三平面反射镜以沿所述第三轴线传播，所述计算机通过线缆分别与所述电寻址空间光调制器及光探测器相连。

【技术特征摘要】
1.一种机器人视觉系统，其特征在于：包括成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置、第一平面反射镜、第一傅立叶透镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜、光探测器及计算机；所述成像物镜、光寻址空间光调制器、偏振分光棱镜、激光输出装置同处于第一轴线且依次分布；所述第一平面反射镜、第一傅立叶透镜及第二平面反射镜同处于第二轴线且依次分布；所述第三平面反射镜、电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜及光探测器同处于第三轴线且依次分布；所述偏振分光棱镜将其读出光反射至所述第一平面反射镜以沿所述第二轴线传播，所述第二平面反射镜将其读出光反射至所述第三平面反射镜以沿所述第三轴线传播，所述计算机通过线缆分别与所述电寻址空间光调制器及光探测器相连。2.如权利要求1所述的一种机器人视觉系统，其特征在于：所述激光输出装置包括同轴依次分布的半导体激光器、扩束透镜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士奇，洪雅婧，梁志达，赖达炜，张汉建，王晓丹，
申请(专利权)人：厦门福信光电集成有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35