本發(fā)明涉及一種激光測(cè)量裝置，尤其涉及一種激光視覺傳感器。此外，本發(fā)明還涉及該激光視覺傳感器的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

如說明書附圖1所示，現(xiàn)有的基于工件表面形貌特征的激光視覺傳感器，多采用激光發(fā)射器投射出一個(gè)光面的方式，在工件表面形成一道光紋，然后再用攝像機(jī)采集、分析該光紋。其缺點(diǎn)是激光的能量較分散，信號(hào)的強(qiáng)度相對(duì)較弱，在有強(qiáng)烈的環(huán)境光干擾的情況下難以適用。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的激光視覺傳感器及其檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種抗強(qiáng)光干擾能力強(qiáng)的激光視覺傳感器。此外本發(fā)明還提供一種能夠簡化求解算法、提高信息處理速度的激光視覺傳感器的檢測(cè)方法。

本發(fā)明的激光視覺傳感器，包括安裝架，所述安裝架的一端設(shè)置有圖像采集傳感器，安裝架的另一端設(shè)置有產(chǎn)生多個(gè)激光束的至少一個(gè)激光發(fā)射器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述多個(gè)激光束的主軸位于同一平面內(nèi)并且相互平行。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，：所述多個(gè)激光束的主軸位于同一平面內(nèi)且呈發(fā)散設(shè)置。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述多個(gè)激光束的主軸位于同一平面內(nèi)且呈匯聚設(shè)置。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸與激光束所在平面呈20度夾角。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸與各激光束主軸位于同一平面內(nèi)，并且圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸與各激光束的主軸呈傾斜設(shè)置。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述圖像采集傳感器為具有單行采集單元的線陣圖像采集傳感器或具有三行采集單元的圖像采集傳感器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，還包括可實(shí)現(xiàn)微小角度振動(dòng)的反光鏡，所述激光束經(jīng)過所述反光鏡投射到被測(cè)工件上。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述反光鏡的數(shù)目與激光發(fā)射器發(fā)出的激光束的數(shù)目相同，并且反光鏡與激光束一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述安裝架上設(shè)置有連接板，所述激光發(fā)射器設(shè)置于所述連接板上，所述連接板固定于可微小角度振動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸上。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，激光束是由至少一個(gè)激光器發(fā)出的光束，進(jìn)一步通過分束而產(chǎn)生的多個(gè)光束。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，分束是采用衍射光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)的。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，激光束通過空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)分束，并使激光束偏轉(zhuǎn)掃描。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述空間光調(diào)制器為液晶空間光調(diào)制器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述液晶空間光調(diào)制器為反射式液晶空間光調(diào)制器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的激光視覺傳感器，所述液晶空間光調(diào)制器為透射式液晶空間光調(diào)制器。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的激光視覺傳感器，其激光發(fā)射器發(fā)出的是激光束。如果各個(gè)激光束都排列在同一個(gè)平面內(nèi)，就代替了常規(guī)激光視覺傳感器中的激光面，其不同僅在于被激光照亮的是排列在橫截面上的一系列光點(diǎn)或光斑。由于設(shè)置了多個(gè)激光發(fā)射器，其光強(qiáng)度更亮，因此抗強(qiáng)光干擾能力更強(qiáng)。理論上激光束可以根據(jù)工作任務(wù)采用其它排列方式，而不一定要在同一個(gè)平面內(nèi)，只是這樣排列的數(shù)學(xué)模型簡單，便于求解光斑位置。綜上所述，本發(fā)明的激光視覺傳感器是基于三角測(cè)量原理，采用多束激光照射工件表面，增強(qiáng)光斑的照射強(qiáng)度，從而提高視覺信息的可靠性，增強(qiáng)抗強(qiáng)光干擾能力。

本發(fā)明的激光視覺傳感器的檢測(cè)方法，包括以下步驟：本發(fā)明的激光視覺傳感器的檢測(cè)方法，包括以下步驟：在檢測(cè)的過程中所述激光發(fā)射器發(fā)出的激光束依次亮起和熄滅，即同一時(shí)刻僅有一個(gè)激光發(fā)射器發(fā)出激光束。

由于每一個(gè)激光束的位置和方向已知，把這些規(guī)律用于光斑位置的求解，可以簡化求解算法、提高信息處理速度。在采用面陣圖像傳感器的情況下，還額外提供了光斑的位置約束條件，有助于提高解算精度。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例一的激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例一的另一種激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例一的另一種激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例二的激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實(shí)施例三的激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖(安裝架、圖像采集傳感器未示出)；

圖7是圖6的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖8是實(shí)施例四的激光視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例一：

如圖2所示，本實(shí)施例的激光視覺傳感器，其激光發(fā)射器1發(fā)出的是激光束。如果各個(gè)激光束都排列在同一個(gè)平面內(nèi)，就代替了常規(guī)激光視覺傳感器中的激光面，其不同僅在于被激光照亮的是排列在橫截面上的一系列光點(diǎn)或稱光斑，而不是連續(xù)的橫截面形狀的光紋。當(dāng)然理論上激光束可以根據(jù)工作任務(wù)采用其它排列方式，而不一定要在同一個(gè)平面內(nèi)，只是這樣排列的數(shù)學(xué)模型簡單，便于求解光斑位置。這些激光發(fā)射器1與圖像采集傳感器2配合，組成激光視覺系統(tǒng)，得到用點(diǎn)來描述的工件4輪廓的位置及深度信息。

這些激光束可以平行地布置，也可以象圖3那樣呈扇形發(fā)散地排列，以便減小激光發(fā)射器陣列的體積。還可以像圖4那樣呈扇形匯聚地排列，以便提高檢測(cè)區(qū)域的激光斑密集程度。

特別地，如果使激光束所在平面垂直于工件表面，則更方便計(jì)算工件的垂直方向的深度信息。同理，如果使圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸垂直于工件表面，也可以獲得一定的模型上的簡化。但是無論如何布置，一般須使圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸與激光束所在平面呈一定的角度，以便利用三角測(cè)量原理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)與理論研究，該角度約在20°左右為佳。

實(shí)施例二：

特殊地，也可以使圖像采集傳感器的成像系統(tǒng)的主光軸與激光束所在平面共面，但是成像系統(tǒng)的主光軸與各條激光束呈傾斜狀態(tài)，而且激光束照射工件產(chǎn)生的光斑能夠在圖像采集傳感器的感光面上成像，如圖5所示。這樣結(jié)構(gòu)的傳感器的特點(diǎn)是：所有光斑均在一條直線上成像，因此圖像采集傳感器可以采用線陣器件(僅有1行感光陣列)，信息處理速度快。

如果激光束的實(shí)際位置、方向與設(shè)計(jì)狀態(tài)有較大誤差，光斑所成的像就會(huì)落到線陣圖像采集傳感器的感光單元之外。為此也可以采用具有若干少數(shù)行感光單元(例如有3行的感光陣列)的圖像采集傳感器，就便于使用。這時(shí)可以采用將這幾行對(duì)應(yīng)的感光單元檢測(cè)到的光強(qiáng)信息加權(quán)平均等方法預(yù)先處理，后續(xù)信息處理單元?jiǎng)t將該圖像采集傳感器的輸出當(dāng)做一個(gè)線陣圖像采集傳感器對(duì)待。

特別地，通過控制電路，或機(jī)械遮擋等措施，使激光束有規(guī)律地亮起或息滅，甚至可以使它們依次交替地亮滅，亦即同一時(shí)刻僅有一個(gè)激光束點(diǎn)亮。由于每一個(gè)激光束的位置和方向已知，把這些規(guī)律用于光斑位置的求解，可以簡化求解算法、提高信息處理速度。在采用面陣圖像采集傳感器的情況下，還額外提供了光斑的位置約束條件，有助于提高解算精度。

實(shí)施例三：

可以在投射激光束的途中增加反光鏡3，實(shí)現(xiàn)折疊光路，縮小整體尺寸。

特別地，采用可以做微小角度振動(dòng)的反光鏡，采集圖像信息的時(shí)候激光束的偏轉(zhuǎn)角度也是受監(jiān)控的，就可以使激光束能夠在各光斑之間掃描，達(dá)到光斑對(duì)檢測(cè)斷面的全覆蓋。如圖6、圖7所示，采用了一面做微小角度振動(dòng)的反光鏡3，在左右振動(dòng)極限之間，對(duì)應(yīng)的光斑可以掃過相鄰兩個(gè)光斑的全部線段，亦即只要光斑的掃描移動(dòng)距離大于相鄰兩個(gè)光斑之間的最大距離即可。這樣就可以減少激光束的數(shù)量而同樣能夠得到密集的檢測(cè)點(diǎn)光斑。

上述配用單一振動(dòng)反光鏡的情況較適合于激光束平行布置的情況。如果為每一個(gè)激光束配置一個(gè)做微小角度振動(dòng)的反光鏡，那么對(duì)于其它形式配置的激光束陣列，例如圖3、圖4所示情況，也可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)斷面的全覆蓋。

實(shí)施例四：

如果將所有激光束統(tǒng)一地固定于一個(gè)回轉(zhuǎn)軸上，而該回轉(zhuǎn)軸本身做微小角度的振動(dòng)，如圖8所示，則各種排列方式的激光束均可實(shí)現(xiàn)上述對(duì)檢測(cè)斷面的全覆蓋。

本發(fā)明的激光視覺傳感器的檢測(cè)方法，包括以下步驟：在檢測(cè)的過程中依次點(diǎn)亮和熄滅激光發(fā)射器，即同一時(shí)刻僅點(diǎn)亮一個(gè)激光發(fā)射器。

由于每一個(gè)激光束的位置和方向已知，把這些規(guī)律用于光斑位置的求解，可以簡化求解算法、提高信息處理速度。在采用面陣圖像傳感器的情況下，還額外提供了光斑位置的約束信息，有助于提高解算精度。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。