[发明专利]一种三维形貌的快速测量仪

说明书

本发明提供一种三维形貌的快速测量仪，包括左侧投光系统、右侧投光系统、受光远心镜头、受光端滤光片、CMOS芯片、驱动采集单元和控制处理单元。左侧投光系统和右侧投光系统从左右两侧向被测物表面投射颜色结构光条纹，含有被测物表面信息的结构光条纹经过受光远心镜头至受光端滤光片上，在CMOS芯片上完成对结构光图像的采集，并通过驱动采集单元上传至控制处理单元。左侧投光系统、右侧投光系统以及驱动采集单元均受所述的控制处理单元控制。采用的是封装在一个壳体内的左右两套投影组件和一套采集组件，在解决阴影问题的前提下，保证了结构光条纹质量，减少了环境光影响，保证了在不同环境下仪器的测量精度及稳定性。

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，特别涉及一种三维形貌的快速测量仪。

背景技术

现有的三维形貌的测量技术中，基本均是采用2个独立的投影仪或摄像头，例如公开号CN114295076A的中国专利公开了一种针对微小物体三维形貌阴影问题的解决方案：采用2个独立的DLP投影仪从左右两侧分别向被测目标投射红、蓝两种条纹，利用彩色相机读取被测目标物表面的图像，然后通过对获得的彩色图像进行通道分离，分别获取红色条纹与蓝色条纹，并通过相移法与多频外差法实现对两种条纹下被测目标的三维点云数据的获取，最终将两种条纹下获取的点云进行融合，获取被测目标完整的点云数据，解决阴影问题。

上述专利的技术虽然解决了阴影问题，但是也存在以下缺点：1、方案中采用的是DLP投影仪，DLP投影仪由于其依靠色轮的高速旋转才能投射彩色图像，因此会有一定概率出现彩虹纹、频闪等固有问题，影响条纹的投射质量，进而可能降低测量精度2、由于采用的是彩色相机，彩色相机与黑白相机相比存在噪声大、精度低的固有缺陷，会降低测量精度。3、彩色相机需要同时采集红、蓝两种颜色的条纹，而无法通过添加窄带滤光片的方式减少环境光对条纹的影响，因此可能会降低测量精度及稳定性。4、由于投影仪、相机、计算机皆为独立设备，相互间的数据及控制信号是通过传输线的方式进行传输，反应时间慢，数据处理效率低，整体测量效率不高。5.由于两个独立投影仪、彩色相机、体积较大，集成度不高，不容易携带，使用不便。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种三维形貌的快速测量仪，采用的是封装在一个壳体内的左右两套投影组件和一套采集组件，实现了条纹投影、数据处理、人机交互一体化，有效的解决了DLP投影仪带来的频闪、彩虹纹，影响测量精度的问题，由于采用彩色相机所带来的精度降低的问题以及环境光影响测量精度及稳定性的问题，在解决阴影问题的前提下，保证了结构光条纹质量，减少了环境光影响，保证了在不同环境下仪器的测量精度及稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种三维形貌的快速测量仪，包括左侧投光系统、右侧投光系统、受光远心镜头、受光端滤光片、CMOS芯片、驱动采集单元和控制处理单元。

所述的左侧投光系统、右侧投光系统及受光远心镜头、受光端滤光片、CMOS芯片、驱动采集单元和控制处理单元安装在一个仪器外壳内，左侧投光系统、右侧投光系统布置于仪器外壳内的左右两侧，受光远心镜头、受光端滤光片、CMOS芯片布置于仪器外壳内的中部。

左侧投光系统和右侧投光系统从左右两侧向被测物表面投射颜色结构光条纹，含有被测物表面信息的结构光条纹经过受光远心镜头至受光端滤光片上，通过受光端滤光片的结构光条纹投射至CMOS芯片上，在CMOS芯片上完成对结构光图像的采集，并通过驱动采集单元上传至控制处理单元。

左侧投光系统、右侧投光系统以及驱动采集单元均受所述的控制处理单元控制。

进一步地，所述的左侧投光系统、右侧投光系统从左右两侧向被测物表面投射蓝色结构光条纹，所述的受光端滤光片为蓝色滤光片。