一种用于3D测量的动态光栅图案产生方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于3D测量的动态光栅图案产生方法与系统，发光单元阵列发出的光被透镜阵列汇聚到光栅整形阵列，在光经过光栅整形阵列后，通过光束偏转机构产生一个Y轴方向上的光束平移，再经过投影镜头，投射到工作面上。投影的结构光图案由光栅整形阵列产生元图案，并由发光单元阵列中若干条平行间隔设置的发光单元分别独立控制开关变化和频闪的次数，以及，光束偏转机构旋转产生联合作用产生的亮度沿Y轴方向变化的光栅条纹图案。具体的，发光单元阵列通过光源频闪频率来决定投影图案中光栅条的亮度，通过光栅整形阵列控制元图案的精度，通过光束偏转机构和发光单元的频闪来控制投影图案的分辨率，从而在工作面形成动态光栅图案。图案。图案。

【技术实现步骤摘要】
一种用于3D测量的动态光栅图案产生方法与系统


[0001]本专利技术涉及光学及电子
，特别是涉及一种用于3D测量的动态光栅图案产生方法与系统。

技术介绍

[0002]3D测量由于其可以获得物体的深度信息，正在被越来越广泛的应用到各个领域。3D测量按技术原理可分为线扫描方式和面扫描方式。面扫方式的速度快，效率高，更具有应用前景。面扫描方式的3D测量一般需要向物体投射结构光，并利用相机拍摄图案来计算三维点云数据，投射的结构光为特定图案，比如散斑图案。
[0003]如果投射的结构光为散斑图案，则只需一幅图片即可，但测量精度不高。对于测量精度高的场景更多是投射多幅光栅图案（正弦条纹、格雷码）或获得点云数据。由于每次投射图案都不一样，因此多用投影仪作为光源。投影仪的优点是可以根据需要投射任意图案的图形，但也具有如下缺点：1、系统复杂、成本高；2、光学利用率低；3、在体积有限的情况下亮度低，同时由于投影仪只是将灰度低区域的光遮挡，或者反射到另一个，但对应位置的光源始终开启，因此动态对比度不高。
[0004]现有技术中没有较好的可替代多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，包括：发光单元阵列，用于发出高频频闪的光，所述发光单元阵列包括若干条平行间隔设置的发光单元，每条所述发光单元可独立控制，定义所述发光单元阵列所在平面为基准面，具有彼此垂直的X轴方向和Y轴方向，定义光的传播路径为Z轴方向；透镜阵列，设置在光的传播路径上，用于将Y轴方向的光聚焦，所述透镜阵列包括若干透镜单元，且每个透镜单元与一条所述发光单元对应，且沿Y轴方向并排设置；光栅整形阵列，沿Z轴方向设置在所述透镜阵列之后，用于产生边界齐整的光栅条，所述光栅整形阵列包括通光区域和遮光区域；以及沿Z轴方向设置的投影镜头和工作面，所述投影镜头位于所述光栅整形阵列和所述工作面之间，用于将所述光栅整形阵列产生的光栅条成像在工作面上；其中，还包括光束偏转机构，可往复转动地设置在所述光栅整形阵列和所述投影镜头之间，且所述光束偏转机构的转动轴与X轴平行，用于使所述光栅整形阵列产生的光栅条在工作面的成像发生Y轴方向的偏移；控制器，分别与所述发光单元阵列和所述光束偏转机构连接，用于控制所述发光单元阵列中每列发光单元的频闪频率、开关和所述光束偏转机构的转动速度，在工作面上形成动态光栅图案。2.根据权利要求1所述的用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，每条所述发光单元为长条形光源或由若干光源排列而成。3.根据权利要求2所述的用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，相邻所述发光单元之间的距离为所述发光单元的发光区域尺寸的3
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50倍。4.根据权利要求2所述的用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，所述透镜阵列为柱面透镜阵列，包括若干并排设置的柱面镜单元，每个柱面镜单元与一条所述发光单元对应。5.根据权利要求4所述的用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，所述光栅整形阵列为狭缝阵列，且狭缝的缝宽小于透过所述柱面透镜阵列后投射到所述光栅整形阵列时的光束的宽度；若干所述狭缝沿Y轴方向排布。6.根据权利要求1所述的用于3D测量的动态光栅图案产生系统，其特征在于，所述光束偏转机构包括平板玻璃和转动电机，所述转动电机带动所述平板玻璃以自身中心绕转动轴往复转动，改变所述平板玻璃与所述光栅整形阵列的角度，使光栅条在工作面的成像发生偏移；所述平板玻璃与所述光栅整形阵列的角度为，光栅条的偏移量：，其中，最大角度应使最大偏移量等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，丁丁，
申请(专利权)人：杭州灵西机器人智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：