[实用新型]一种微三维传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学三维传感技术，特别是涉及一种微三维传感装置，属于先进光学制造与检测技术领域。 

背景技术

光学三维传感技术具有非接触，精度高，速度快等特点，在逆向工程、医疗诊断、产品检测等领域得到广泛的应用。 

当今在生产、科研领域中主流采用的有基于数字投影技术的傅里叶变换轮廓测量术。Mitsuo Takeda,Kazuhiro Mutoh.Fourier transform profilometry for the automatic measurement of3-D object shapes[J].Appl.Opt.,1983,22(24):3977～3982公开了数字投影的三维形貌测量方法，该方法主要益于数字投影仪产生的数字光栅参数（周期、初相位）可调，亮度和对比度高等特点。但是数字投影仪产生的光栅的周期受到自身像素尺寸的限制通常周期较大，即频率较低，而傅里叶变换轮廓术的分辨率与投影光栅的频率成正比，导致其测量对象的尺度通常为厘米或以上的等级，对于毫米甚或是微米级别的物体则无能为力。通常可以借助激光干涉技术来获得高频率的结构光栅，基于激光干涉技术的三维轮廓测量方法已十分常见，但大多比较复杂，操作起来比较困难。 

实用新型内容

本实用新型目的在于解决一般的微三维形貌测量的需要，提供一种结构简单又具有较高精度的微三维传感装置。 

本实用新型的目的通过下述技术方案实现： 

一种微三维传感装置，其包括激光器、第一凸透镜、第二凸透镜、分束器、第三凸透镜、CCD摄像机和微型计算机；所述第一凸透镜和第二凸透镜放置在激光器和分束器之间，第二凸透镜位于第一凸透镜之后，激光器位于第一凸透镜的焦距处，第一凸透镜位于第二 凸透镜的焦距处；激光器、第一凸透镜、第二凸透镜的主光轴应重合，分束器表面的法向与第二凸透镜的主光轴保持小于45度的锐角；第三凸透镜位于被测物体与CCD摄像机之间，被测物体位于第三凸透镜前面，CCD摄像机的传感器感光面位于第三凸透镜的像面处；微型计算机与CCD摄像头信号连接。 

为进一步实现本实用新型目的，所述激光器优选为GY10He-Ne激光器。所述第一凸透镜和第二凸透镜的焦距分别优选为45mm和60mm。所述分束器的反射透射比优选为5:5。所述第三凸透镜的焦距优选为100mm。所述CCD摄像机的分辨率优选为640x480。 

本实用新型高频光栅投射是由激光器、第一凸透镜、第二凸透镜和分束器组合获取的高频激光干涉条纹，投射到被测物体表面；图像采集则是由第三凸透镜和CCD摄像机组合拍摄一幅被测物体表面的受到物体表面高度调制的变形光栅条纹和一幅没有被测物体时的基准光栅图像；图像处理则是对CCD摄像机获得的两幅条纹图像进行解调，得到物体的表面高度分布，由微型计算机完成。 

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和效果： 

1、分辨率高。本实用新型基于傅里叶变换轮廓术，用简单的光路系统，以高频的激光干涉条纹作为投射光栅，分辨率相远高于基于数字投影技术的测量系统，可实现微小物体表面结构测量。 

2、分辨率易调。本实用新型投射光栅的频率可以通过调节入射光束与分束镜的角度来调节，操作十分方便。 

3、结构简单。本实用新型与基于激光全息技术的方法相比，光路结构简单，意味着操作难度也会相应地降低。本实用新型部件为一些常见的光学器件，成本较低。 

附图说明

图1为微三维传感装置的结构示意图； 

图2为图1装置的交叉光轴光路原理图； 

图中示出：激光器1、第一凸透镜2、第二凸透镜3、分束器4、被测物体5、第三凸透镜6、第三凸透镜的像面7、CCD摄像机8和微型计算机9。 

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围，凡是根据本实用新型进行技术方案等同的变换，都属于本实用新型保护的范围。