[发明专利]一种自适应结构光投射模组及测量方法

权利要求书

1.一种自适应结构光投射模组，其特征在于：包括激光器（101）、透镜单元（102）和MEMS微镜（103），透镜单元（102）位于激光器（101）和MEMS微镜（103）之间；所述MEMS微镜（103）连接驱动控制系统（105），驱动控制系统（105）用于控制激光器（101）和MEMS微镜（103）；还包括外置采样相机（201）和处理器（301），外置采样相机（201）在激光器（101）光强稳定的条件下，对反射后形成的不均匀光信号进行第一次预采集，预采集时激光器（101）功率为P₀，处理器（301）分析光信号，将预采集图像上待测物体被扫描区域沿扫描光线长度方向等分成N个点，根据第j点（1≤j≤N）的反射光强I_j，以及相机采集的理想光强值I，计算得到第j点的理想激光器功率P_j’= P₀·I/I_j，并反馈给驱动控制系统（105），控制对应待测物体（104）不同位置时，激光器（101）发射的实时光强，使之与待测物体（104）表面反射率互补，使外置采样相机（201）得到光强均匀的反射光条。

2.根据权利要求1所述的一种自适应结构光投射模组，其特征在于：还包括反馈系统（106），反馈系统（106）用于采集MEMS微镜（103）实时位置信息，并反馈给驱动控制系统（105）。

3.根据权利要求2所述的一种自适应结构光投射模组，其特征在于：所述反馈系统（106）为外置的光电角度反馈单元，或者MEMS微镜（103）内部集成的反馈单元。

4.根据权利要求1所述的一种自适应结构光投射模组，其特征在于：所述透镜单元（102）为准直透镜或线透镜组。

5.根据权利要求1所述的一种自适应结构光投射模组，其特征在于：所述MEMS微镜（103）为一维MEMS微镜。

6.一种使用权利要求1的自适应结构光投射模组的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，光信号预采集：驱动控制系统（105）控制激光器（101）以恒定功率P₀发射激光，经透镜单元（102）汇聚成激光点，MEMS微镜（103）按特定波形扫描，将激光点反射成扫描光线，投射到待测物体（104）上；激光被待测物体（104）反射，在外置采样相机（201）上形成反射光条（108），外置采样相机（201）对反射光条（108）的信号进行一次预采集；待测物体（104）被扫描区域沿扫描光线长度方向等分成N个点，扫描光线经过第j点(1≤j≤N)时激光器的功率均等于P₀；

步骤2，预采集信号处理：处理器（301）获取外置采样相机（201）的信号，对反射光条（108）进行分析，反射光条（108）视为N个光点组成，每个点与待测物体（104）被扫描区域点一一对应，采集到的第j点的反射光强为I_j；假定相机采集的理想光强值为I，处理器（301）计算得到MEMS微镜（103）扫描到第j点时的激光器功率P_j’= P₀·I/I_j；

步骤3，控制光源再次扫描：处理器（301）将计算得到的激光器功率P_j’反馈给驱动控制系统（105），控制激光器（101）的实时输出功率，使发射出的激光经MEMS微镜（103）反射后，扫描到待测物体（104）的不同位置时，对光强值进行相应补偿，对于低反射率区域，增强激光器（101）发出的光强值；对于高反射率区域，降低光强值；

步骤4，信号处理，分析物体表面信息：外置采样相机（201）将步骤3中的反射光条（108）信号传送给处理器（301），处理器（301）提取光条中心、分析计算，得到精确的图像深度信息。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：所述MEMS微镜（103）的驱动波形为方波、正弦波或锯齿波。

8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：所述步骤1中驱动控制系统（105）控制激光器（101）的功率信号，并驱动MEMS微镜（103）以一定波形扭转，经MEMS微镜（103）反射后，最终投射出一条光强为正弦波形、明暗相间的扫描光条；驱动控制系统（105）使用多步相移法投射结构光获取深度信息。