[发明专利]具有闪光对准的激光投影仪

说明书

本申请涉及具有闪光对准的激光投影仪。提供了一种对准用于将激光图像投影到工作表面上的激光投影仪的方法。方该法包括提供具有激光源、次级光源和摄影测量设备的激光投影仪组件，所述激光源用于将激光图像投影到工作表面上，所述次级光源用于照明工作表面，以及所述摄影测量设备用于生成工作表面的图像。所述方法还包括将反射目标附加到工作表面上并且从次级光源朝着工作表面发射光以及朝着摄影测量设备反射光。所述方法还包括用由激光源生成的激光束扫描目标，用于朝着激光传感器反射激光束并且根据反射激光束计算用于在工作表面上投影激光图像的定位。

先前申请

本申请要求于2016年10月17日提交的美国临时专利申请No.62/408,944的优先权，该美国临时申请的内容通过引用包括到本文。

技术领域

本发明一般而言涉及用于投影激光模板的改进方法。更具体地，本发明涉及将激光投影仪与在其上投影激光模板的三维工作表面进行对准的改进方法。

背景技术

不断增加的加工公差已经要求制造技术上的改进。一种这样的改进是将激光模板投影到工作表面上用于指导制造过程。这种技术已经允许以之前不可实现的公差制造产品。但是，对现有技术的约束限制了激光投影图像在工业应用中的更广泛的使用。例如，由于在制造环境中操作的同时不能够快速地识别三维工作表面以及不能以精确的方式将激光束聚焦到三维工作表面上，因此将模板投影到三维表面上已经被证明是困难的。

将模板图案准确投影到三维工作表面上需要精确校准工作表面和激光投影仪之间的相对位置。最初，这通过以下的方式实现：将反射目标定位在工作表面上、测量相对于工作表面的三维坐标系的目标坐标、以及然后使用计算投影仪的位置的处理来定位投影仪相对于工作表面的位置，其中到目标的已知激光投影通过已知三维目标坐标。周期性地，模板扫描序列停止并且目标被定位，以检查由于投影仪相对于工具的位置的改变引起的投影图案位置的变化，或者补偿其他因素，诸如例如由于环境中温度变化引起的漂移。当检测到变化时，目标被重定位，新的模板扫描序列被计算并且重新由激光投影仪发射。

已经证明与使用常规激光投影仪扫描目标位置相关联的时间是慢的和低效的。因此，评估投影漂移只是间歇地执行并且校正投影图案导致可见图案模板的明显中断。

因此，期望开发相对于激光投影仪定位三维工作表面的更有效的方法，以提高激光模板投影的准确性和质量。

发明内容

公开了一种对准用于将激光图像投影到工作表面上的激光投影仪的方法。激光投影仪组件提供有激光源，用于将激光图像投影到工作表面上。次级光源照明工作表面并且摄影测量设备生成工作表面的图像。反射目标附加到工作表面。从次级光源朝着工作表面发射的光朝着摄影测量设备反射，用于确定三维坐标系中工作表面的定位。在确定三维坐标系中工作表面的定位后，用由激光源生成的激光束扫描目标，用于朝着激光传感器反射激光束。激光传感器信号通知处理器根据反射激光束计算用于将激光图像投影到工作表面上的定位。

朝着工作表面闪光的次级光源与工件的组合以及附接到工件的激光反射目标都增强了快速识别用于扫描工作表面上的激光模板的准确定位的能力。这种方法通过显著地减少在漂移或动态移动的情况下重定位工作表面所需的时间量来提高激光模板的质量。此外，摄影测量设备在同时识别工作表面的三维配置的同时信号通知处理器附接到工件的目标的一般定位。这个消除激光扫描器独立地定位目标的需求的步骤进一步减少了对准时间。

附图说明

当结合附图考虑，通过参考以下的具体实施方式更好地理解本发明时，将容易认识本发明的其他优点，其中：

图1示出本发明的激光投影仪的相关部分的示意图；

图2示出次级光源朝工件发射光；

图3示出来自次级光源的光被反射到激光投影仪的摄影测量组件；

图4示出激光投影仪朝附接到工件的反射目标投影的激光束；