[发明专利]一种大视野散斑结构光相机照明系统

说明书

本发明公开了一种大视野散斑结构光相机照明系统，属于三维视觉技术领域，该系统包括：依次布置的照明模块、第一非球面透镜、第二非球面透镜及散斑片；其中，照明模块、第一非球面透镜、第二非球面透镜及散斑片同轴布置；第一非球面透镜，用于对照明模块发出光线的角度进行收缩，以减小发散角度；第二非球面透镜，用于将第一非球面透镜收缩的光束的中心光束进行准直和边缘光线的聚焦，然后照射至所述散斑片。通过本发明使得3D散斑结构光相机能应用于大视野和大景深场合，实现大幅面的三维测量。

技术领域

本发明属于三维视觉技术领域，更具体地，涉及一种大视野散斑结构光相机照明系统。

背景技术

近年来，随着三维视觉技术的快速发展和图像采集设备的不断进步，3D相机技术被越来越多的应用于高端制造、汽车制造、机器人及智能无人系统(无人车、无人机)等领域，为工业制造提供数字化依据，为自动化、智能化提供视觉感知。

3D相机按照技术原理可分为条纹结构光、线扫激光以及红外成像等。目前，商业化3D相机中有60％以上均采用了结构光技术，一般采用投影仪(如DLP投影仪)向被测物体表面投射多幅(如多频四步相移14幅)光栅图案(如格雷码、正弦条纹等)，并利用相机多次采集图像来计算三维点云数据，精度较高，但需要对多幅图像进行解算、速度较慢；同时，受投影仪亮度和镜头不能定制的限制，基于结构光技术的3D相机不能用于大幅面(＞1m)的测量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种大视野散斑结构光相机照明系统，由此解决现有基于结构光技术的3D相机不能用于大幅面测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种大视野散斑结构光相机照明系统，包括：依次布置的照明模块、第一非球面透镜、第二非球面透镜及散斑片；

所述照明模块、所述第一非球面透镜、所述第二非球面透镜及所述散斑片同轴布置；

所述第一非球面透镜，用于对所述照明模块发出光线的角度进行收缩，以减小发散角度；

所述第二非球面透镜，用于将所述第一非球面透镜收缩的光束的中心光束进行准直和边缘光线的聚焦，然后照射至所述散斑片。

优选地，所述照明模块与所述第一非球面透镜的第一非球面的距离为3mm＜L₁＜5mm，且所述第一非球面透镜的焦距为10mm≤f₁≤20mm，其中，所述第一非球面透镜的第一非球面为靠近所述照明模块的一面。

优选地，所述第一非球面透镜的第二非球面与所述第二非球面透镜的第一非球面的距离为1mm＜L₂＜5mm，且所述第二非球面透镜的焦距为25mm≤f₂≤35mm，其中，所述第一非球面透镜的第二非球面为远离所述照明模块的一面，所述第二非球面透镜的第一非球面为靠近所述第一非球面透镜的一面。

优选地，所述第二非球面透镜的第二非球面与所述散斑片之间的距离为20mm＜L₃＜50mm，其中，所述第二非球面透镜的第二非球面为远离所述第一非球面透镜的一面。

优选地，所述第一非球面透镜的第一非球面的曲率小于所述第一非球面透镜的第二非球面的曲率。

优选地，所述第二非球面透镜的第一非球面的曲率大于所述第二非球面透镜的第二非球面的曲率。

优选地，所述大视野散斑结构光相机照明系统的焦距为12mm≤f≤30mm。

优选地，所述系统还包括：光阑；

所述光阑放置于所述第一非球面透镜与所述第二非球面透镜之间，其用于对经过所述第一非球面透镜的光束进行限制。

优选地，所述照明模块包括大功率蓝色LED，其中，所述大功率为60W～80W。