基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于三维物体探测领域，具体为一种基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置。包括小孔成像及成像探测单元、传输线路、计算机和显示终端，所述的小孔成像及成像探测单元包括激光扫描装置、小孔和CCD探测器，激光扫描装置与CCD探测器通过传输线路与计算机相连，计算机连接显示终端。激光扫描装置发出一个大小不变的光斑，照明三维物体，并通过计算机控制步进电机调节激光探头上下左右转动，实现对三维物体的逐点扫描照明，被照亮的三维物体上的点通过小孔成像并被CCD探测器捕获，通过数据线传递给计算机实现同步记录，计算机通过分析计算探测器上的像点的大小和位置信息获取三维物体的空间信息，尤其适用于简单测距和三维探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维物体探测领域，具体为一种基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置。
技术介绍
在一间黑暗小屋的墙上开一个小孔，人对着小孔站在屋外，如果这时有光线倾斜入射在人身上，屋中小孔对面的墙上就出现了一个倒立的人影，这便是著名的小孔成像现象。墨家解释说，光穿过小孔如射箭一样，是直线行进的，人的头部遮住了上面的光，成影在下边，人的足部遮住了下面的光，成影在上边，就形成了倒立的影，这是对光直线传播的第一次科学解释。小孔成像实际上是一种投影非完善成像，利用小孔成像原理对三维物体的空间测量还没有过。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置的技术方案。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于包括小孔成像及成像探测单元、传输线路、计算机和显示终端，所述的小孔成像及成像探测单元包括激光扫描装置、小孔和CCD探测器，激光扫描装置与CCD探测器通过传输线路与计算机相连，计算机连接显示终端；激光扫描装置的激光探头发射激光，照明到目标三维物体上，被照明的三维物体上的点的信息通过小孔被成像在CCD探测器上，得到被照明点的深度信息，深度信息通过传输线路送至计算机，并将探测结果送显示终端显示输出。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的激光扫描装置、CCD探测器和计算机通过小孔对目标物体进行逐点成像记录，并对目标物体的三维信息进行探测。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的计算机控制激光扫描装置和CCD探测器的同步探测和同步记录数据。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的激光扫描装置上配合设置上下转轴和左右转台，激光探头通过上下转轴和左右转台的配合动作对目标物体上下扫描、左右扫描。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的上下转轴和左右转台分别与步进电机配合连接，激光探头发出的激光通过计算机控制步进电机转动来带动上下转轴和左右转台转动对目标物体上下扫描、左右扫描，并通过计算机控制同步记录小孔成像信息。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的激光扫描装置上配合设置左右振镜和上下振镜，通过两个振镜的配合动作使激光探头发出的激光对目标物体进行左右扫描、上下扫描。所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的左右振镜和上下振镜分别与步进电机配合连接，激光探头发出的激光通过计算机控制步进电机转动来带动两个振镜摆动对目标物体左右扫描、上下扫描，并通过计算机控制同步记录小孔成像信息。本专利技术结构简单，容易实现，生产成本低，可操作性强，利用小孔成像和激光扫描进行三维物体空间测量，激光扫描装置发出一个大小不变的光斑，照明三维物体，并通过计算机控制步进电机调节激光探头上下左右转动，实现对三维物体的逐点扫描照明，被照亮的三维物体上的点通过小孔成像并被CCD探测器捕获，通过数据线传递给计算机实现同步记录，计算机通过分析计算探测器上的像点的大小和位置信息获取三维物体的空间信息， 尤其适用于日常用简单测距和三维探测。附图说明图1为本专利技术的原理图2为本专利技术小孔成像及成像探测单元结构示意图； 图3为本专利技术激光探头的结构示意图一； 图4为本专利技术激光探头的结构示意图二； 图5为方位不同的三个点的成像图； 图6为扩展光点的成像图。具体实施例方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步说明图1示出了本专利技术的工作原理，激光扫描装置发出一个大小不变的光斑，照明三维物体，并通过计算机6控制步进电机调节激光探头1上下左右转动，实现对三维物体的逐点扫描照明，被照亮的三维物体上的点通过小孔4成像并被CCD探测器2捕获，通过数据线传递给计算机实现同步记录，计算机6通过分析计算探测器上的像点的大小和位置信息获取三维物点的空间信息，从而实现利用小孔4成像来进三维物体的空间测量，尤其适用于日常用简单测距和三维探测。本专利技术包括小孔成像及成像探测单元、传输线路、计算机6和显示终端3，所述的小孔成像及成像探测单元包括激光扫描装置、小孔4和CCD探测器2，激光扫描装置与CCD 探测器2通过传输线路5与计算机6相连，计算机6连接显示终端3 ；激光扫描装置的激光探头1发射激光，照明到目标三维物体上，被照明的三维物体上的点的信息通过小孔4被成像在CXD探测器2上，得到被照明点的深度信息，深度信息通过传输线路5送至计算机6，并将探测结果送显示终端显示输出；所述的激光扫描装置、CCD探测器2和计算机6通过小孔 4对目标物体进行逐点成像记录，并对目标物体的三维信息进行探测，计算机控制激光扫描装置和CCD探测器的同步探测和同步记录数据。图2示出了本专利技术小孔成像及成像探测单元的主体结构，包括顶端固定的激光探头1，用于成像的小孔4和CCD探测器2。激光探头1用于产生照明探测用光点，并扫描照明三维物体，小孔4用于实现小孔成像，将三维物体上的被照明光点成像在CCD探测器上。图3示出了激光探头的一种结构，在激光扫描装置上配合设置上下转轴7和左右转台8，上下转轴7用于控制激光探头1产生的光点上下转动，左右转台8和左右转轴用于控制激光探头1产生的光点左右转动，从而实现二维扫描。激光探头1在上下转轴7和左右转台8的配合下转动，从而可以对目标物体进行扫描探测以产生小孔4成像用的物点。具体地，上下转轴7和左右转台8分别与步进电机配合连接，激光探头1发出的激光通过计算机6控制步进电机转动来带动上下转轴7和左右转台8转动对目标物体上下扫描、左右扫描，并通过计算机控制同步记录小孔成像信息。图4示出了激光探头的另一种结构，在激光扫描装置上配合设置左右振镜9和上下振镜10，上下振镜10用于控制激光探头1产生的光点上下转动，左右振镜9用于控制激光探头1产生的光点左右转动，从而实现二维扫描。激光探头1为固定状态，其通过两个振镜的配合动作使激光探头发出的激光对目标物体进行左右扫描、上下扫描。具体地，左右振镜9和上下振镜10分别与步进电机配合连接，激光探头发出的激光通过计算机控制步进电机转动来带动两个振镜摆动对目标物体左右扫描、上下扫描，并通过计算机控制同步记录小孔成像信息。图5给出了三维信息(深度)不一样，方位也不同的三个光点A，B，C，这三个光点通过小孔0投影成像到小孔对面的屏上，形成A'、B'、C'三个弥散斑。从图5可发现，由于三个光点的深度信息不一样，弥散斑的大小也不一样。因此，对小孔成像，实际上并不是点物成点像。如果将物面上一个小点如A看做是一个物理意义上的点，则其“像点”可以看成是A点发出光照明小孔，其中能够穿过小孔后最终投影到像面上光斑实际上是小孔的一个投影光斑，光斑的大小和A点方位以及小孔的大小有关。假定小孔的大小为Clp，对于A点假定其物高为y，物距为z，对应像面上像点为A'，像高为y'， 像距为ζ'，A点在像面投影光斑像大小为d/。利用三角形相似性，可以得到投影光斑的大小为dA = ^^dp = (i+fi)dp式(1)ζ上式说明小孔成像的大小同小孔的大小以及物距有关。 在实际中，由于光点不可能为无限小，而总是有一定的尺度，在这种有限尺度的情况下，我们给出了扩展光点的成像情况如图6所示。在图6中，光点的大小设为dAB本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于包括小孔成像及成像探测单元、传输线路、计算机和显示终端，所述的小孔成像及成像探测单元包括激光扫描装置、小孔和ＣＣＤ探测器，激光扫描装置与ＣＣＤ探测器通过传输线路与计算机相连，计算机连接显示终端；激光扫描装置的激光探头发射激光，照明到目标三维物体上，被照明的三维物体上的点的信息通过小孔被成像在ＣＣＤ探测器上，得到被照明点的深度信息，深度信息通过传输线路送至计算机，并将探测结果送显示终端显示输出。

【技术特征摘要】
1.基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于包括小孔成像及成像探测单元、传输线路、计算机和显示终端，所述的小孔成像及成像探测单元包括激光扫描装置、 小孔和CCD探测器，激光扫描装置与CCD探测器通过传输线路与计算机相连，计算机连接显示终端；激光扫描装置的激光探头发射激光，照明到目标三维物体上，被照明的三维物体上的点的信息通过小孔被成像在CCD探测器上，得到被照明点的深度信息，深度信息通过传输线路送至计算机，并将探测结果送显示终端显示输出。2.根据权利要求1所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的激光扫描装置、CCD探测器和计算机通过小孔对目标物体进行逐点成像记录，并对目标物体的三维信息进行探测。3.根据权利要求1所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，其特征在于所述的计算机控制激光扫描装置和CCD探测器的同步探测和同步记录数据。4.根据权利要求1所述的基于小孔成像原理的三维物体空间测量装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余韵致，葛晓东，
申请(专利权)人：余韵致，
类型：发明
国别省市：86