[发明专利]一种高反光物体表面轮廓测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维轮廓测量技术领域，特别是涉及一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置及方法。

背景技术

线扫描三维轮廓测量技术，由于其测量精度适中、环境适应性好、对被测对象表面纹理适应性强等优点，在工业测量领域有着广泛的应用。线激光光源有着良好的准直性及较高的亮度，是线扫描测量中的首选扫描线产生器件。

目前，在激光线扫描三维轮廓测量系统中，测量设备通常包括一体式线扫描相机和分体式线扫描相机。其中，一体式线扫描相机内设激光模组和成像芯片，分体式线扫描相机包含独立的激光模组和独立的线扫描相机。通常在上述测量系统中，所采用的测量原理为三角测量法，即通过出射点、投影点和成像点三者之间的三角几何关系来确定被测物体轮廓各点的三维信息。测量系统一般采用激光垂直入射及CCD垂直成像的方式，在激光垂直入射中激光形成的线形光源垂直入射到放置被测工件的基平面上。CCD垂直成像是CCD靶面垂直于CCD摄像头的成像光轴，成像光轴与入射光形成一夹角。

例如，图1示出了现有技术中分体式线扫描相机在测量物体的三维轮廓时的三种光路配置方案。激光模组投射出的线型激光垂直或以一定角度入射到被测物体的表面处，并在该被测物体的表面形成一条高亮度的轮廓线。线扫描相机与该激光模组成一定角度布置，以观察该轮廓线，根据三角成像的关系可以将观察到的轮廓信息恢复为实际的三维空间位置信息。利用该种方法测量物体的三维信息的关键在于在激光的照射下在被测物体的表面处形成的高亮度的轮廓线。该轮廓线可以被线扫描相机的图像处理芯片捕捉并进行轮廓的细化抽取处理。

然而，当被测物体为高反光物体如3D玻璃面板时，由于玻璃的透明属性，在激光具体的照射位置难以形成一条明显高亮度的轮廓线，因此，采用例如图1所示的激光线扫描三维轮廓测量系统无法测量出3D玻璃面板的轮廓，进而无法得出玻璃面板的三维空间位置信息。为了解决该问题，实践中的处理方式是在玻璃面板的表面喷涂一层非透明的薄层，利用该薄层产生高亮度的轮廓线。然而，该种方式自动化程度低，并且测量完后还要对该薄层进行处理，耗时耗力。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，以解决现有技术难以测量高反光物体的轮廓的技术问题。

本发明提供的一种基于激光线扫描的高反光物体表面轮廓测量装置，包括：

线激光发射器，用于发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；

反射投影幕，用于接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；

线扫描相机，用于拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；

其中，所述高反光物体的表面轮廓是基于所述第一图案获取的。

进一步地，所述表面轮廓测量装置还包括：

计算处理器，用于根据所述第一图案获取所述高反光物体的表面轮廓。

进一步地，所述线激光发射器和所述线扫描相机位于所述反射投影幕同一侧。

进一步地，所述线激光发射器和所述线扫描相机分别位于所述反射投影幕的相反的两侧；

其中，所述反射投影幕具有预定透光度，以使得所述线扫描相机能够拍摄到所述第一图案。

进一步地，所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的距离为30-1000mm；

所述线激光发射器与所述高反光物体的表面之间的夹角为5-80°。

进一步地，所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的距离为30-1000mm；

所述线扫描相机与所述反射投影幕之间的夹角为0-80°。

特别地，本发明提供了一种基于激光线扫描的高反光物体轮廓测量方法，其利用上述的装置，包括如下步骤：

利用线激光发射器发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；

利用反射投影幕接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；

利用线扫描相机拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案，以获取所述高反光物体的实际轮廓。

进一步地，获取所述高反光物体的实际轮廓的方法包括如下步骤：

提取所述线扫描相机经多次扫描所拍摄到的多个所述第一图案分别对应的多个点云数据；

根据已建立的成像与标准物体的对应关系对每一所述点云数据进行校正；