基于光掩膜的光投射器、深度相机以及物品拣选系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于光掩膜的光投射器、深度相机以及物品拣选系统，包括：光源，用于投射线性激光阵列；微透镜阵列，设置于光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并将线性激光阵列匀光成面光；光掩膜，包括预设置的图案结构，设置于微透镜阵列的出光侧，用于接收面光并根据通过图案结构投射结构光图案。本发明专利技术中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将光源投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成线性激光阵列，进而微透镜阵列将线性激光阵列匀光成面光后通过光掩膜投射出结构光图案，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率。辨率。辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于光掩膜的光投射器、深度相机以及物品拣选系统


[0001]本专利技术涉及深度传感，具体地，涉及一种基于光掩膜的光投射器、深度相机以及物品拣选系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子产业的不断发展，具有深度传感功能的3D摄像头日渐受到消费电子界的重视。目前比较成熟的深度测量方法是结构光方案，即将特定的结构光图案投影在物体上，然后通过图案的形变或位移计算物体不同位置的深度。
[0003]基于结构光的三维成像需要主动去投射结构光到被测物体上，通过结构光的变形来确定被测物的尺寸参数，因此叫做主动三维测量。结构光的类型就分为很多种，包括点结构光，线结构光、面结构光以及编码光学图案等。结构光投射到待测物表面后被待测物的进行高度调制，被调制的结构光经摄像系统采集，传送至计算机内分析计算后可得出被测物的三维面形数据。
[0004]应用广泛的条纹投影技术实际上属于广义上的面结构光，其主要原理具体为，所述线激光器发射线性激光；所述线性激光经扫描振镜反射，投射到目标物体表面，而激光随着扫描振镜的转动而实现角度的偏转，从而完成对物体表面的扫描，在物体表面形成条纹状的预设图案。利用CCD相机拍摄条纹受物体调制的弯曲程度，解调该弯曲条纹得到相位，再将相位转化为全场的高度。
[0005]条纹投影结构光常应用在一些工业抓取的应用场景中，在工业抓取的应用场景中需要实现待抓取物的快速成像，而通过扫描振镜反射进行条纹投射的效率偏低，不利于降低每次抓取的用时，导致抓取的效率较低，且通过扫描振镜反射投射的结构光的条纹密度受扫描振镜的转动速度的影响，很难进一步提高条纹密度，进而无法提高深度相机的分辨率。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于光掩膜的光投射器、深度相机以及物品拣选系统。
[0007]根据本专利技术提供的基于光掩膜的光投射器，包括：
[0008]光源，用于投射线性激光阵列；
[0009]微透镜阵列，设置于所述光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并将所述线性激光阵列匀光成面光；
[0010]光掩膜，包括预设置的图案结构，设置于所述微透镜阵列的出光侧，用于接收所述面光并根据通过所述图案结构投射结构光图案。
[0011]优选地，所述光源包括沿光路顺次设置的激光器、转镜和驱动电机；
[0012]线性激光器，用于投射线性激光；
[0013]转镜，设置于所述线性激光器的出光侧，包括多个光反射面，多个所述光反射面沿
周向依次排列，用于接收所述线性激光并通过所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上；
[0014]驱动电机，用于驱动所述转镜旋转，以使所述光反射面能够将所述线性激光反射至所述目标物体上形成线性激光阵列。
[0015]优选地，所述光掩膜包括透明的基板和设置于所述基板上的不透光层；
[0016]所述不透光层通过蚀刻工艺形成多个透光区，多个所述透光区形成所述图案结构；
[0017]所述微透镜阵列投射的面光穿过所述多个透光区形成所述结构光图案。
[0018]优选地，所述线性激光器包括沿光路顺次设置的激光器、准直透镜和鲍威尔棱镜；
[0019]所述激光器，用于投射激光光束；
[0020]所述准直透镜，设置在所述激光器的出光侧，用于对所述激光光束进行准直；
[0021]所述鲍威尔棱镜，设置在所述准直透镜的出光侧，用于接收准直后的所述激光光束，并出射所述线性激光。
[0022]优选地，所述转镜包括棱柱结构；
[0023]所述棱柱结构的每一侧面形成所述光反射面；
[0024]所述驱动电机，用于驱动所述转镜沿所述棱柱结构的中轴线360
°
无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。
[0025]优选地，所述转镜与所述驱动电机可拆卸连接；
[0026]所述转镜的数量为多个，多个所述转镜中形成多个转镜组，不同转镜组中转镜的侧棱数量不同；
[0027]所述转镜投射线性激光阵列的FOV随所述转镜的侧棱数量增加而缩小。
[0028]优选地，所述转镜包括双面镜结构；
[0029]所述双面镜结构的每一侧面形成所述光反射面；
[0030]所述驱动电机，用于驱动沿所述双面镜结构沿高度方向的中轴线360
°
无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。
[0031]根据本专利技术提供的深度相机，包括所述的光投射器，还包括相机模块和处理器模块；
[0032]所述光投射器，用于向目标物体投射结构光图案；
[0033]所述相机模块，用于接收所述目标物体反射后的所述线性激光阵列生成第一点阵图像；
[0034]所述处理器模块，用于根据所述第一点阵图像生成第一深度图像。
[0035]根据本专利技术提供的深度相机，包括所述的光投射器，还包括双目传感模块；
[0036]所述光投射器，用于向目标物体投射结构光图案；
[0037]所述双目传感模块，用于接收所述目标物体反射后的所述线性激光阵列生成第二点阵图像和第三点阵图像，进而根据所述第二点阵图像和所述第三点阵图像中各像素的视差生成第二深度图像。
[0038]根据本专利技术提供的物品拣选系统，包括所述的深度相机，还包括：
[0039]第一单元、第二单元，用于储放或/和运输物料；
[0040]所述深度相机，其视觉扫描区域至少涵盖所述物料的储放或运输的第一单元，用
于对所述物料进行视觉扫描，采集所述物料的目标深度图像，并根据所述目标深度图像生成物料的位姿信息；
[0041]机器人单元，与所述深度相机通信连接，用于接收所述位姿态信息，并根据所述位姿信息以相应的抓取姿态抓取物料后移送至第二单元。
[0042]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0043]本专利技术中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将线性激光器投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成线性激光阵列，进而微透镜阵列将线性激光阵列匀光成面光后通过光掩膜投射出结构光图案，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿；
[0044]本专利技术中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将线性激光器投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成条纹状结构光，而不是像扫描振镜每次进行线性激光的反射后需要先复位再偏转至一定角度后才能够再次进行线性激光的反射，节省了条纹状结构光投射的时间，提高了深度相机的成像速度，便于应用在工业抓取的应用场景中快速获得待抓取物品的位姿以加快抓取的节奏。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光掩膜的光投射器，其特征在于，包括：光源，用于投射线性激光阵列；微透镜阵列，设置于所述光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并将所述线性激光阵列匀光成面光；光掩膜，包括预设置的图案结构，设置于所述微透镜阵列的出光侧，用于接收所述面光并根据通过所述图案结构投射结构光图案。2.根据权利要求1所述的基于光掩膜的光投射器，其特征在于，所述光源包括沿光路顺次设置的线性激光器、转镜和驱动电机；线性激光器，用于投射线性激光；转镜，设置于所述线性激光器的出光侧，包括多个光反射面，多个所述光反射面沿周向依次排列，用于接收所述线性激光并通过所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上；驱动电机，用于驱动所述转镜旋转，以使所述光反射面能够将所述线性激光反射至所述目标物体上形成线性激光阵列。3.根据权利要求2所述的基于光掩膜的光投射器，其特征在于，所述光掩膜包括透明的基板和设置于所述基板上的不透光层；所述不透光层通过蚀刻工艺形成多个透光区，多个所述透光区形成所述图案结构；所述微透镜阵列投射的面光穿过所述多个透光区形成所述结构光图案。4.根据权利要求2所述的基于光掩膜的光投射器，其特征在于，所述线性激光器包括沿光路顺次设置的激光器、准直透镜和鲍威尔棱镜；所述激光器，用于投射激光光束；所述准直透镜，设置在所述激光器的出光侧，用于对所述激光光束进行准直；所述鲍威尔棱镜，设置在所述准直透镜的出光侧，用于接收准直后的所述激光光束，并出射所述线性激光。5.根据权利要求2所述的基于光掩膜的光投射器，其特征在于，所述转镜包括棱柱结构；所述棱柱结构的每一侧面形成所述光反射面；所述驱动电机，用于驱动所述转镜沿所述棱柱结构的中轴线360
°
无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏公喆，林宇骏，周佳骥，
申请(专利权)人：星猿哲科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：