一种三维扫描光输出装置及三维扫描系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种三维扫描光输出装置及三维扫描系统。该三维扫描光输出装置包括红外激光光源、光纤、光分路单元、光准直单元以及光束方向调整单元；红外激光光源的输出端与光纤的一端连接，通过光纤输出红外激光；光分路单元包括一个输入端和多个输出端，输入端与光纤的另一端连接；光准直单元与光分路单元的多个输出端耦合连接，用于准直光分路单元的输出端输出的红外激光；光束方向调整单元，位于光准直单元的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。本发明专利技术实施例的技术方案，提供具有高光束质量的三维扫描光源，红外光能避免投影光和可见光之间的相互干扰，以利于制造更高扫描精度的三维扫描系统。

A 3D scanning optical output device and 3D scanning system

【技术实现步骤摘要】
一种三维扫描光输出装置及三维扫描系统
本专利技术实施例涉及三维成像技术，尤其涉及一种三维扫描光输出装置及三维扫描系统。
技术介绍
三维激光扫描技术是20世纪90年代中期出现的一项高新技术，这是一种新的全自动高精度立体扫描技术，它可以直接通过激光的扫描，将各种复杂的、不规则的实物和实景的三维数据完整的采集到电脑中，从而快速重构出目标的三维模型，同时，其采集的三维激光点云数据可进行多种后期处理工作，如计量、测绘、模拟、检测、虚拟现实等，在汽车制造、船舶制造以及飞机制造等现代工业中，经常通过这种具备高精度的三维激光扫描技术辅助零部件的对接。在激光扫描过程中，选择合适的激光光源往往是影响整个扫描结果的重要因素。伴随着电子技术和激光技术的发展，激光扫描仪的投影光由原来的点激光发展到了线激光，大大提升了扫描的速度和精度，但输出光所采用的光源依然是传统的半导体激光器，且输出光是可见的红光，这种光源虽然清晰可见，但光束质量差，易发散，光线对人眼刺激大，并且容易同可见光相互干扰，不利于未来真彩色成像的发展。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种三维扫描光输出装置及三维扫描系统，以提供具有高光束质量的三维扫描光源，红外光能避免投影光和可见光之间的相互干扰，以利于制造更高扫描精度的三维扫描系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种三维扫描光输出装置，包括红外激光光源、光纤、光分路单元、光准直单元以及光束方向调整单元；所述红外激光光源的输出端与所述光纤的一端连接，通过所述光纤输出红外激光；所述光分路单元包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与所述光纤的另一端连接；所述光准直单元与所述光分路单元的多个所述输出端耦合连接，用于准直所述光分路单元的输出端输出的红外激光；所述光束方向调整单元，位于所述光准直单元的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。可选的，所述红外激光光源包括发射红外激光的光纤激光器。可选的，所述红外激光的波长范围为2μm～5μm。可选的，所述光纤激光器为拉曼光纤激光器。可选的，所述光纤激光器为掺稀土元素光纤激光器。可选的，所述稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇中的至少一种。可选的，所述光准直单元包括多个透镜组，每个所述透镜组与所述光分路单元的所述输出端一一对应设置。可选的，每个所述透镜组包括一个准直透镜和一个柱面透镜；所述准直透镜用于准直所述光分路单元的所述输出端输出的红外激光；所述柱面透镜用于将所述准直透镜准直后的红外激光汇聚为线状红外激光。可选的，所述光束方向调整单元包括平面反射镜与旋转机构，所述旋转机构带动所述平面反射镜旋转，以改变红外激光的传播方向。第二方面，本专利技术实施例还提供一种三维扫描系统，包括上述的三维扫描光输出装置。本专利技术实施例提供的三维扫描光输出装置，包括红外激光光源、光纤、光分路单元、光准直单元以及光束方向调整单元；红外激光光源的输出端与光纤的一端连接，通过光纤输出红外激光；光分路单元包括一个输入端和多个输出端，输入端与光纤的另一端连接；光准直单元与光分路单元的多个输出端耦合连接，用于准直光分路单元的输出端输出的红外激光；光束方向调整单元，位于光准直单元的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。通过红外激光光源产生红外激光，并通过光纤传输给带有多个输出端的光分路单元，通过光准直单元准直分路单元的输出端输出红外激光，输出高光束质量的红外激光，通过光束方向调整单元调整红外激光的传播方向，提供具有高光束质量的三维扫描光源，红外光能避免投影光和可见光之间的相互干扰，以利于制造更高扫描精度的三维扫描系统。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种三维扫描光输出装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种三维扫描光输出装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的又一种三维扫描光输出装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种柱面透镜的光路示意图；图5是本专利技术实施例提供的又一种三维扫描光输出装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1所示为本专利技术实施例提供的一种三维扫描光输出装置的结构示意图。参考图1，该三维扫描光输出装置包括红外激光光源10、光纤20、光分路单元30、光准直单元40以及光束方向调整单元50；红外激光光源10的输出端与光纤20的一端连接，通过光纤20输出红外激光；光分路单元30包括一个输入端和多个输出端，输入端与光纤20的另一端连接；光准直单元40与光分路单元30的多个输出端耦合连接，用于准直光分路单元30的输出端输出的红外激光；光束方向调整单元50，位于光准直单元40的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。可以理解的是，激光是受激辐射光放大(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，LASER)的简称，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等优点。红外光指的是波长大于760nm的电磁波。红外激光光源10可以为产生红外激光的激光器，例如可以是固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等，激光器通过尾纤输出，与光纤20连接。光纤是光导纤维的简称，利用光的全反射原理将光束束缚到光纤内传播，一般由高折射率的纤芯、低折射率的包层以及起保护作用的涂覆层组成。光分路单元30可以为一个输入，N个输出的1×N的光纤耦合器，其中N为大于或等于2的整数，可以将红外激光等分为N份输出。光准直单元40与光分路单元30的N个输出端对应，将红外激光准直并调整为一束线状光线，然后通过光束方向调整单元50，使光线传播方向发生改变，例如绕某个轴旋转，以在进行三维扫描时依次扫过待测物体表面。示例性的，如果本专利技术实施例提供的三维扫描光输出装置用于反射式的三维扫描系统，则可以将三维扫描系统的光接收端(例如可以是CCD)设置于待测物体的反射光路上，通过光束方向调整单元50改变光线的传播方向以实现整个待测物体的扫描过程。本实施例的技术方案，通过红外激光光源产生红外激光，并通过光纤传输给带有多个输出端的光分路单元，通过光准直单元准直分路单元的输出端输出红外激光，输出高光束质量的红外激光，通过光束方向调整单元调整红外激光的传播方向，提供具有高光束质量的三维扫描光源，红外光能避免投影光和可见光之间的相互干扰，以利于制造更高扫描精度的三维扫描系统。在上述技术方案的基础上，可选的，红外激光光源包括发射红外激光的光纤激光器。可以理解的是，激光器包括泵浦源、激光工作物质和谐振腔，泵浦源提供外界能量(例如电、光等)，激光工作物质产生光增益，谐振腔提供光学正反馈，形成激光模式输出。由于光纤激光器是波导式结构，易于实现和光纤的耦合，且与传统的固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维扫描光输出装置，其特征在于，包括红外激光光源、光纤、光分路单元、光准直单元以及光束方向调整单元；/n所述红外激光光源的输出端与所述光纤的一端连接，通过所述光纤输出红外激光；/n所述光分路单元包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与所述光纤的另一端连接；/n所述光准直单元与所述光分路单元的多个所述输出端耦合连接，用于准直所述光分路单元的输出端输出的红外激光；/n所述光束方向调整单元，位于所述光准直单元的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描光输出装置，其特征在于，包括红外激光光源、光纤、光分路单元、光准直单元以及光束方向调整单元；
所述红外激光光源的输出端与所述光纤的一端连接，通过所述光纤输出红外激光；
所述光分路单元包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与所述光纤的另一端连接；
所述光准直单元与所述光分路单元的多个所述输出端耦合连接，用于准直所述光分路单元的输出端输出的红外激光；
所述光束方向调整单元，位于所述光准直单元的出射光路上，用于改变红外激光的传播方向。


2.根据权利要求1所述的三维扫描光输出装置，其特征在于，所述红外激光光源包括发射红外激光的光纤激光器。


3.根据权利要求1所述的三维扫描光输出装置，其特征在于，所述红外激光的波长范围为2μm～5μm。


4.根据权利要求2所述的三维扫描光输出装置，其特征在于，所述光纤激光器为拉曼光纤激光器。


5.根据权利要求2所述的三维扫描光输出装置，其特征在于，所述光纤激光器为掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘远洋，卢帅，龚婷，邵琦，宋亮，柯海群，白燕，沈惠仙，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，上海飞机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31