[发明专利]一种基于MEMS的高精度一体化三维测量系统

权利要求书

1.一种基于MEMS的高精度一体化三维测量系统，其特征在于，包括条纹投影子系统、图像采集子系统和系统控制单元，所述条纹投影子系统包括依次连接的LD激光器、鲍威尔棱镜和MEMS一维振镜，所述系统控制单元包括控制芯片、与控制芯片连接的LD激光器驱动和反馈模块、振镜驱动和反馈模块以及相机驱动模块，所述图像采集子系统包括CMOS相机，所述LD激光器驱动和反馈模块与LD激光器连接，所述振镜驱动和反馈模块与MEMS一维振镜连接，所述相机驱动模块与CMOS相机连接，所述MEMS一维振镜用于产生正弦条纹图，所述CMOS相机用于抓拍正弦条纹图；

所述相机驱动模块包括第四基准电压产生电路、PWM放大电路和电压采集电路，所述第四基准电压产生电路输入FPGA芯片产生的振镜驱动信号，所述第四基准电压产生电路输出高低电平信号到PWM放大电路的输入端，所述PWM放大电路输出驱动电压信号到电压采集电路的输入端和CMOS相机，所述电压采集电路的输出端与FPGA芯片的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS的高精度一体化三维测量系统，其特征在于，所述控制芯片包括串联的FPGA芯片和ARM芯片。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS的高精度一体化三维测量系统，其特征在于，所述MEMS一维振镜为通过电磁驱动的MEMS一维振镜。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS的高精度一体化三维测量系统，其特征在于，所述LD激光器驱动和反馈模块包括第一基准电压产生电路和第二基准电压产生电路，所述LD激光器包括采样电阻R₁、等效电阻R₂、激光二极管、热敏电阻和TEC，所述第一基准电压产生电路输入正弦电压调制信号，所述第一基准电压产生电路输出激光器基准电压，所述激光器基准电压与第一运算放大器的输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与第一电压-电流转换电路的输入端连接，所述第一电压-电流转换电路的输出端分别与等效电阻R₂和激光二极管连接，所述采样电阻R₁的采样电流与电流-电压转换电路的输入端连接，所述电流-电压转换电路输出激光器反馈电压，所述激光器反馈电压和激光器基准电压输入第一仪用比较器，所述第一仪用比较器的输出端与第一电压-电流转换电路的输入端连接，所述第二基准电压产生电路输出温控基准电压，所述温控基准电压输入TEC电流驱动电路，所述TEC电流驱动电路的输出端与TEC连接，所述热敏电阻与温度检测电路连接，所述温度检测电路的输出端与第二运算放大器的输入端连接，所述第二运算放大器输出温控反馈电压，所述温控反馈电压与温控基准电压输入第二仪用比较器，所述第二仪用比较器的输出端与TEC电流驱动电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的基于MEMS的高精度一体化三维测量系统，其特征在于，所述振镜驱动和反馈模块包括第三基准电压产生电路，所述MEMS一维振镜包括MEMS振镜和位置传感器，所述第三基准电压产生电路输入振镜驱动信号，所述第三基准电压产生电路输出振镜基准电压，所述振镜基准电压输入第一电压平移电路，所述第一电压平移电路的输出端与第二电压-电流转换电路的输入端连接，所述第二电压-电流转换电路的输出端连接MEMS振镜，所述位置传感器与位置传感电路的输入端连接，所述位置传感电路输出微弱电压信号到第三运算放大器的输入端，所述第三运算放大器输出振镜反馈电压，所述振镜反馈电压与振镜基准电压输入第三仪用比较器，所述第三仪用比较器的输出端与第二电压平移电路的输入端连接，所述第二电压平移电路的输出端与第三电压-电流转换电路的输入端连接，所述第三电压-电流转换电路的输出端连接MEMS振镜。