线扫描三维传感系统技术方案

线扫描三维传感系统测量物体的表面轮廓。在该系统中，色散光学模块(DOM)执行前向光学处理，将多色线性光束色散成渐变窄带线性光束(CNLLB)，并将CNLLB聚焦在不同的焦平面上，形成彩虹光图案，以照亮物体的扫描表面。被照亮的物体显示出含信息彩色图像(IBCI)，其中包含扫描表面的高度信息。DOM捕获IBCI，并执行后向光学处理，对捕获的IBCI进行光学会聚，以形成细长的光图案。后向光学处理是前向处理的逆向处理。狭缝对细长的光图案进行空间滤波，形成输出光线。通过分析输出光线上各点的光谱内容，可以得到扫描表面的高度轮廓。可以得到扫描表面的高度轮廓。可以得到扫描表面的高度轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线扫描三维传感系统
[0001]缩略用语列表
[0002]2D两维
[0003]3D三维
[0004]CNLLB渐变窄带线性光束
[0005]DOM色散光学模块
[0006]FOV视野
[0007]IBCI含信息彩色图像
[0008]LED发光二极管
[0009]NIR近红外
[0010]PLLB多色线性光束
[0011]TIR全内反射


[0012]本专利技术整体涉及用于测量物体表面轮廓的线扫描三维传感系统。更具体的是，本专利技术涉及的系统将多色线性光束色散成渐变窄带线性光束，并将渐变窄带线性光束聚焦在参考表面以上的不同高度，以形成彩虹光图案，用于表面轮廓测量。

技术介绍

[0013]当前来说，光亮的表面、多层透明的表面、以及精密的电子表面，是目前最复杂的待检表面，几乎成为机器视觉领域的瓶颈。电子元件、半导体晶圆、手机盖板玻璃、汽车金属零件等产品总是难以被检测。已经注意到二维机器视觉无法满足需求，因此需要快速、准确的三维测量技术。线扫描三维传感是检测此类表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量物体表面轮廓的线扫描三维传感系统，该系统包括：光源模块，用于产生多色线光束；用于对所述多色光束进行空间滤波，以形成多色线性光束的第一狭缝；色散光学模块，被配置为：执行前向光学处理，将从第一狭缝接收的所述多色线性光束，色散成渐变窄带线性光束，并将该渐变窄带线性光束分别聚焦在不同的焦平面上，以形成彩虹光图案；该彩虹光图案用于在表面轮廓测量期间照亮所述物体的扫描表面，从而使被照亮的物体在该物体上显示含信息彩色图像，该含信息彩色图像包含所述扫描表面的高度信息；捕获所述含信息彩色图像；以及执行后向光学处理，对所捕获的含信息彩色图像进行光学会聚，以形成细长的光图案；其中，所述后向光学处理是所述前向光学处理的逆向处理；以及第二狭缝，用于对所述细长的光图案进行空间滤波，以形成输出光线，据此通过分析所述输出光线各点的光谱内容，而获得所述扫描表面的高度轮廓，从而根据为所述物体的多个扫描表面获得的各自高度轮廓，来确定所述表面轮廓。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述色散光学模块包括：在第一光轴上对准的第一组透镜，该第一组透镜被配置为将所述多色线性光束色散到所述渐变窄带线性光束中，并将所述渐变窄带线性光束分别聚焦在分布于所述第一光轴的预定长度上的所述不同的焦平面上，以形成所述彩虹光图案；以及第二组透镜，被配置为对所捕获的含信息彩色图像进行光学会聚，以形成所述细长的光图案，其中所述第一组滤镜和所述第二组透镜共享一个或多个共享透镜，至少一个共享透镜用于同时输出所述彩虹光图案和输入所述含信息彩色图像，从而避免了需对准所述第一组透镜和所述第二组透镜以输出所述彩虹光图案和输入所述含信息彩色图像的负担。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述色散光学模块进一步包括分光器，该分光器与所述一个或多个共享透镜光学耦合，并定位在所述第一组透镜中，以便将所捕获的含信息彩色图像复制成两份，其中一份被导向所述第二狭缝。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二组透镜包括不与所述第一组透镜共享的一个或多个额外透镜，该一个或多个额外透镜布置在所述分光器和所述第二狭缝之间，用于在所捕获的含信息彩色图像到达所述第二狭缝之前对所捕获的含信息彩色图像进行光学处理，其中该一个或多个额外透镜是所述第一组透镜中用于光学处理所述多色线性光束、并布置在所述分光器和所述第一狭缝之间的相应一个或多个透镜的复制。5.根据权利要求2所述的系统，其中：所述第一狭缝被配置为，在所述第一狭缝上的任何一点发射到所述色散光学模块的所述多色线性光束具有第一组主光线，其发散角基于所述第一光轴测量时在1
°
以内；所述第一组透镜被配置为，在所述彩虹光图案上的任何一点接收到的所述渐变窄带线性光束具有第二组主光线，其会聚角基于所述第一光轴测量时在1
°
以内；所述系统还包括平台，用于在所述表面轮廓测量期间定位所述物体；该平台包括参考平面，所述物体适于被放置在该参考平面上；以及所述第一组透镜被朝向为使得所述第一光轴垂直于所述参考平面，造成所述彩虹光图案垂直于所述参考平面，从而在所述扫描表面包括凹槽时也允许测量所述表面轮廓。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源模块是混色光源模块，包括：光源，用于产生原始光线，这些原始光线共同提供多色光；以及与所述第一狭缝光学耦合的混色棒，该混色棒用于将多色光束提供给所述第一狭缝进行空间滤波；所述混色棒的形状为长条形，用于混合所述原始光线以产生所述多色光束，从而使所述第一狭缝接收的所述多色光束中至少有一部分颜色大体均匀。7.根据权利要求6所述的系统，其中：所述光源包括一个或多个发光二极管，用于共同产生所述原始光线；以及所述混色光源模块还包括非对称全内反射透镜，用于将从所述一个或多个发光二极管产生的所述原始光线导向所述混色棒，其中所述非对称全内反射透镜在X方向和Y方向具有不同的长度。8.根据权利要求6所述的系统，其中：所述光源包括一个或多个发光二极管，每个所述发光二极管都沉积有太阳光谱荧光粉填充物，所述太阳光谱荧光粉填充物被配制成至少在400纳米至700纳米范围内产生光谱；所述一个或多个发光二极管被配置为光学激发所述太阳光谱荧光粉填充物以产生所述原始光线，这些原始光线共同提供所述多色光；以及所述混色棒与所述光源光学耦合，以直接接收来自所述光源的所述原始光线。9.根据权利要求1所述的系统，还包括：光栅，用于衍射所述输出光线，从而形成所述输出光线的光谱图像；成像传感器，用于对所述光谱图像进行成像，所述输出光线各点的所述光谱内容可由所述光谱图像确定；定位在所述第二狭缝和所述光栅之间的准直透镜模块，用于在所述输出光线被所述光栅衍射之前对所述输出光线进行准直；和位于所述光栅和所述成像传感器之间的聚光镜模块，用于将所述光谱图像聚焦到所述成像传感器上。10.根据权利要求9所述的系统，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金波，谢思凡，池勇，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：