[发明专利]线结构光扫描测量的视觉传感器

说明书

技术领域

本发明属于线结构光扫描测量技术领域，具体涉及线结构光扫描测量设备中的视觉传感器。

背景技术

线结构光扫描测量装置是由激光器向被测物体反射光平面，光平面与被测物体表面相交，形成一条激光线。该激光线是一条平面曲线，激光线的形状与被测物体表面的几何形状相关，相机采集激光线的图像信息并应用机器视觉相关算法，可得到激光线上点的三维坐标；配以一定的机械（扫描）装置，就能够获得被测物体的完整的三维信息。线结构光扫描测量的精度适中，结构相对简单，故在产品质量检测、逆向工程、文物修复等方面都有广泛的应用。

根据测量原理，线结构光扫描测量的视觉传感器中只需要一个相机、一个激光器就可以完成三维坐标的获取，但在实际应用中为了避免物体本身对激光线的遮挡而导致相机无法采集到图像信息，通常在激光器的左右两边各安装一个相机。测量过程中，当一个相机被遮挡时，另一个相机还可以采集激光线图像信息，从而完成三维测量。双相机结构的视觉传感器较好地解决了测量过程中的遮挡问题，但增加了视觉传感器的制造成本，体积较大，扫描测量的过程中还要求两个相机同步采集。

国内外的单摄像机双目视觉传感器主要用于立体视觉测量，这类方法依据双目视差原理，完成空间坐标点的测量，需要不同角度的两幅图像才能完成坐标测量。CN103278139A公开了“一种可变焦单双目视觉传感装置”，该方案要求摄像机安装在高精度的云台上，通过控制云台的转动来实现单双目的切换。

发明内容

针对上述缺陷，本发明目的在于提供一种线结构光扫描测量设备中的视觉传感器，本视觉传感器只需要一个相机就可以从不同位置获取激光线的图像，解决了单相机视觉传感器中的遮挡问题，达到双相机视觉传感器的效果，但成本更低，控制处理系统更简单。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

线结构光扫描测量的视觉传感器，包括线激光器、相机、左反射镜、右反射镜、半透半反镜、后反射镜；其中，

左反射镜和右反射镜分别设置在该线激光器的两侧，该左反射镜和右反射镜均用于反射该线激光器在被测物体上形成的激光线；

相机设置在背离线激光器激光出射端的一侧，后反射镜和半透半反镜均设置在相机和线激光器之间，后反射镜位于靠近线激光器的一侧、半透半反镜位于靠近相机的一侧，该后反射镜用于反射由右反射镜所反射出来的激光线，半透半反镜用于反射由后反射镜或左反射镜所反射出来的激光线，相机用于采集由后反射镜或半透半反镜所反射出来的激光线的图像信息。

作为本发明线结构光扫描测量的视觉传感器的一种改进，所述相机上安装有带通滤光片，以消除环境光对测量的影响。

作为本发明线结构光扫描测量的视觉传感器的另一种改进，所述左反射镜和右反射镜之间水平间隔并呈夹角设置，后反射镜和半透半反镜之间垂直间隔并呈夹角设置，其中后反射镜的镜面与右反射镜的镜面相对应，半透半反镜的镜面与左反射镜的镜面相对应。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：

（1）线激光器在被测物体上形成的激光线通过光学系统的多次反射，只需要一个相机就可以从不同位置获取激光线的图像信息，解决了单相机视觉传感器中的遮挡问题，达到双相机视觉传感器的效果，但成本更低，控制处理系统更简单。

（2）在本发明中，相机采集的是多次反射后的图像信息，相机和激光线之间的光路更长，在同等情况下可选择焦距更大、畸变更小的镜头，有利于提高测量的精度。

附图说明

图1为本发明线结构光扫描测量的视觉传感器的结构示意图；

图2为激光线的光路图；

图中：1、被测物体；2、线激光器；3、相机；4、半透半反镜；5、左反射镜；6、后反射镜；7、右反射镜；8、激光线；301、虚拟相机；302、虚拟相机。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面将结合发明中的说明书附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。