線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于線結(jié)構(gòu)光掃描測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及線結(jié)構(gòu)光掃描測量設(shè)備中的視覺傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]線結(jié)構(gòu)光掃描測量裝置是由激光器向被測物體反射光平面，光平面與被測物體表面相交，形成一條激光線。該激光線是一條平面曲線，激光線的形狀與被測物體表面的幾何形狀相關(guān)，相機(jī)采集激光線的圖像信息并應(yīng)用機(jī)器視覺相關(guān)算法，可得到激光線上點(diǎn)的三維坐標(biāo)；配以一定的機(jī)械(掃描)裝置，就能夠獲得被測物體的完整的三維信息。線結(jié)構(gòu)光掃描測量的精度適中，結(jié)構(gòu)相對簡單，故在產(chǎn)品質(zhì)量檢測、逆向工程、文物修復(fù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。
[0003]根據(jù)測量原理，線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器中只需要一個相機(jī)、一個激光器就可以完成三維坐標(biāo)的獲取，但在實際應(yīng)用中為了避免物體本身對激光線的遮擋而導(dǎo)致相機(jī)無法采集到圖像信息，通常在激光器的左右兩邊各安裝一個相機(jī)。測量過程中，當(dāng)一個相機(jī)被遮擋時，另一個相機(jī)還可以采集激光線圖像信息，從而完成三維測量。雙相機(jī)結(jié)構(gòu)的視覺傳感器較好地解決了測量過程中的遮擋問題，但增加了視覺傳感器的制造成本，體積較大，掃描測量的過程中還要求兩個相機(jī)同步采集。
[0004]國內(nèi)外的單攝像機(jī)雙目視覺傳感器主要用于立體視覺測量，這類方法依據(jù)雙目視差原理，完成空間坐標(biāo)點(diǎn)的測量，需要不同角度的兩幅圖像才能完成坐標(biāo)測量。CN103278139A公開了“一種可變焦單雙目視覺傳感裝置”，該方案要求攝像機(jī)安裝在高精度的云臺上，通過控制云臺的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)單雙目的切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種線結(jié)構(gòu)光掃描測量設(shè)備中的視覺傳感器，本視覺傳感器只需要一個相機(jī)就可以從不同位置獲取激光線的圖像，解決了單相機(jī)視覺傳感器中的遮擋問題，達(dá)到雙相機(jī)視覺傳感器的效果，但成本更低，控制處理系統(tǒng)更簡單。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器，包括線激光器、相機(jī)、左反射鏡、右反射鏡、半透半反鏡、后反射鏡；其中，
左反射鏡和右反射鏡分別設(shè)置在該線激光器的兩側(cè)，該左反射鏡和右反射鏡均用于反射該線激光器在被測物體上形成的激光線；
相機(jī)設(shè)置在背離線激光器激光出射端的一側(cè)，后反射鏡和半透半反鏡均設(shè)置在相機(jī)和線激光器之間，后反射鏡位于靠近線激光器的一側(cè)、半透半反鏡位于靠近相機(jī)的一側(cè)，該后反射鏡用于反射由右反射鏡所反射出來的激光線，半透半反鏡用于反射由后反射鏡或左反射鏡所反射出來的激光線，相機(jī)用于采集由后反射鏡或半透半反鏡所反射出來的激光線的圖像信息。
[0007]作為本發(fā)明線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器的一種改進(jìn)，所述相機(jī)上安裝有帶通濾光片，以消除環(huán)境光對測量的影響。
[0008]作為本發(fā)明線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器的另一種改進(jìn)，所述左反射鏡和右反射鏡之間水平間隔并呈夾角設(shè)置，后反射鏡和半透半反鏡之間垂直間隔并呈夾角設(shè)置，其中后反射鏡的鏡面與右反射鏡的鏡面相對應(yīng)，半透半反鏡的鏡面與左反射鏡的鏡面相對應(yīng)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果:
(1)線激光器在被測物體上形成的激光線通過光學(xué)系統(tǒng)的多次反射，只需要一個相機(jī)就可以從不同位置獲取激光線的圖像信息，解決了單相機(jī)視覺傳感器中的遮擋問題，達(dá)到雙相機(jī)視覺傳感器的效果，但成本更低，控制處理系統(tǒng)更簡單。
[0010](2)在本發(fā)明中，相機(jī)采集的是多次反射后的圖像信息，相機(jī)和激光線之間的光路更長，在同等情況下可選擇焦距更大、畸變更小的鏡頭，有利于提高測量的精度。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為激光線的光路圖；
圖中:1、被測物體；2、線激光器；3、相機(jī)；4、半透半反鏡；5、左反射鏡；6、后反射鏡；7、右反射鏡；8、激光線；301、虛擬相機(jī)；302、虛擬相機(jī)。
【具體實施方式】
[0012]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0013]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0014]下面將結(jié)合發(fā)明中的說明書附圖，對發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明較佳實施例的線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，左反射鏡5和右反射鏡7分別設(shè)置在線激光器2的兩側(cè)，該左反射鏡5和右反射鏡7均用于反射該線激光器2在被測物體1上形成的激光線；
相機(jī)3設(shè)置在背離線激光器2激光出射端的一側(cè)，后反射鏡6和半透半反鏡4均設(shè)置在相機(jī)3和線激光器2之間，后反射鏡6位于靠近線激光器2的一側(cè)、半透半反鏡4位于靠近相機(jī)3的一側(cè)，其中，該后反射鏡6用于反射由右反射鏡7所反射出來的激光線，半透半反鏡4用于反射由后反射鏡6或左反射鏡5所反射出來的激光線，相機(jī)3用于采集由后反射鏡6或半透半反鏡4所反射出來的激光線的圖像信息。
[0016]如圖2所示，線激光器2反射的激光與被測物體1的表面相交，形成激光線8，該激光線8可能被被測物體本身遮擋或被左反射鏡和/或右反射鏡反射，若激光線8被被測物體1本身遮擋，則控制被測物體1運(yùn)動，直到激光線8被左反射鏡和/或右反射鏡反射； 若激光線8被左反射鏡5和/或右反射鏡7反射，則:
當(dāng)激光線8被左反射鏡5反射時，激光線8被左反射鏡5向半透半反鏡4反射，然后被半透半反鏡4向相機(jī)3反射，最后在相機(jī)3上形成第一條關(guān)于激光線的圖像信息；根據(jù)反射鏡的基本原理，此成像光路相當(dāng)于相機(jī)3的像(虛擬相機(jī)301)在激光線8的左側(cè)獲取圖像信息；
當(dāng)激光線8被右反射鏡7反射時，激光線8被右反射鏡7向后反射鏡6反射，然后被后反射鏡6反射，透過半透半反鏡4，在相機(jī)3上形成第二條關(guān)于激光線的圖像信息，此成像光路相當(dāng)于相機(jī)3的像(虛擬相機(jī)302)在激光線8的右側(cè)獲取圖像信息；
當(dāng)其中一個位置采集到激光線圖像信息時即可完成三坐標(biāo)測量，從而本傳感器只需要一個相機(jī)就可以從不同位置獲取激光線的圖像，解決了單相機(jī)視覺傳感器中的遮擋問題，達(dá)到雙相機(jī)視覺傳感器的效果。
[0017]同時，由于虛擬相機(jī)301、302距離被測物體1的距離，遠(yuǎn)大于實際相機(jī)3距離被測物體1的距離，相機(jī)3采集到的是多次反射后的圖像信息，相機(jī)3和激光線8之間的光路更長，因此本視覺傳感器可選擇焦距更大、畸變更小的相機(jī)鏡頭，有效提高了測量精度。
[0018]需要說明的是，要獲得被測物完整的三維圖像信息，本發(fā)明的線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器還需與控制處理系統(tǒng)相連接，配以一定的機(jī)械運(yùn)動(掃描)裝置，而控制處理系統(tǒng)和機(jī)械運(yùn)動(掃描)裝置都是本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，在此就不再詳細(xì)描述。
[0019]其中，在上述的相機(jī)3中安裝有帶通濾光片，以消除環(huán)境光線的影響，提高圖像采集的質(zhì)量，而帶通濾光片的中心波長與所選擇的激光器的參數(shù)相關(guān)。
[0020]其中，上述的左反射鏡5和右反射鏡7之間水平間隔并呈夾角設(shè)置，后反射鏡6和半透半反鏡4之間垂直間隔并呈夾角設(shè)置，其中后反射鏡6的鏡面與右反射鏡7的鏡面相對應(yīng)，半透半反鏡4的鏡面與左反射鏡5的鏡面相對應(yīng)，通過這樣設(shè)置，調(diào)整各反射鏡、半透半反鏡4的位置、角度，可改變測量角度、測量范圍，并可以保證第一條、第二條激光線在相機(jī)3上的圖像相互分離而不會相交，從而減少控制處理處理系統(tǒng)的圖像處理的計算量，使得控制處理系統(tǒng)更為地簡單。
[0021]最后需要說明是，上述的“左、右、后”等方位性的詞語只是為了清楚地描述本發(fā)明線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器各部件的位置關(guān)系，并不代表對本發(fā)明的限制。
[0022]綜上所述，即為發(fā)明實施例內(nèi)容，而顯然發(fā)明的實施方式并不僅限于此，其可根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境，利用發(fā)明的功能實現(xiàn)相應(yīng)的需求。
【主權(quán)項】
1.線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器，其特征在于，包括線激光器、相機(jī)、左反射鏡、右反射鏡、半透半反鏡、后反射鏡；其中， 左反射鏡和右反射鏡分別設(shè)置在該線激光器的兩側(cè)，該左反射鏡和右反射鏡均用于反射該線激光器在被測物體上形成的激光線； 相機(jī)設(shè)置在背離線激光器激光出射端的一側(cè)，后反射鏡和半透半反鏡均設(shè)置在相機(jī)和線激光器之間，后反射鏡位于靠近線激光器的一側(cè)、半透半反鏡位于靠近相機(jī)的一側(cè)，該后反射鏡用于反射由右反射鏡所反射出來的激光線，半透半反鏡用于反射由后反射鏡或左反射鏡所反射出來的激光線，相機(jī)用于采集由后反射鏡或半透半反鏡所反射出來的激光線的圖像信息。2.如權(quán)利要求1所述的線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器，其特征在于，所述相機(jī)上安裝有帶通濾光片。3.如權(quán)利要求1所述的線結(jié)構(gòu)光掃描測量的視覺傳感器，其特征在于，所述左反射鏡和右反射鏡之間水平間隔并呈夾角設(shè)置，后反射鏡和半透半反鏡之間垂直間隔并呈夾角設(shè)置，其中后反射鏡的鏡面與右反射鏡的鏡面相對應(yīng)，半透半反鏡的鏡面與左反射鏡的鏡面相對應(yīng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了線結(jié)構(gòu)光掃描測量設(shè)備中的視覺傳感器，具體包括線激光器、相機(jī)、左反射鏡、右反射鏡、半透半反鏡、后反射鏡；激光器在被測物體上形成的激光線依次被左反射鏡、半透半反鏡反射，最后在相機(jī)上形成第一條關(guān)于激光線的圖像；被測物體上的激光線同時被右反射鏡、后反射鏡反射，然后透過半透半反鏡，在相機(jī)上形成第二條關(guān)于激光線的圖像；只要相機(jī)能采集到其中一條關(guān)于激光線的圖像，就可以完成三維坐標(biāo)，解決了單相機(jī)視覺傳感器中的遮擋問題，達(dá)到雙相機(jī)視覺傳感器的效果，但成本更低，控制處理系統(tǒng)更簡單。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN105300311
【申請?zhí)枴緾N201510758752
【發(fā)明人】歐陽祥波, 李克天, 李超林
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué), 佛山市南海區(qū)廣工大數(shù)控裝備協(xié)同創(chuàng)新研究院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月10日