[发明专利]一种产品3D检测系统及相应检测方法

摘要

本发明提供一种产品3D检测系统及相应检测方法。本发明的检测系统包括投影系统、采集系统和控制系统。本发明的方法利用空间调制的偏振光对被检产品进行照射并基于所采集的图像进行产品3D信息的检测。本发明的投影系统能够提供高速、精准的相移，其选用反射式空间光调制器，能够存储多幅图像，实现高速切换，对于不同高度目标物的测量，可以投影不同周期的条纹光。在光路中，空间光调制器倾斜放置，满足该空间光反射器、物镜平面与投影物面交汇于一点，能够在倾斜面上清晰投影。因此，本发明的系统3D重建精度远高于现有技术，能够实现更精确的3D检测。

主权项

1.一种产品3D检测系统，其特征在于，所述产品3D检测系统包括：投影系统、采集系统和控制系统，其中所述投影系统包括照明光源、匀光装置、起偏器、偏振分束器、空间光调制器和投影物镜。所述照明光源对向所述匀光装置并发出照明光束；所述匀光装置接收所述照明光源发出的光束并对其进行匀化；所述起偏器设置在所述匀光装置前方，透射输出偏振方向为第一方向的偏振光；所述偏振分束器倾斜设置于所述起偏器前方并且所述偏振分束器的偏振方向与所述起偏器平行，进而透射偏振方向为第一方向的偏振光；所述空间光调制器位于偏振分束器前方并且能够在所述控制系统的控制下对入射于其上的偏振光进行空间调制，并将经调制的光束经由所述偏振分束器反射至所述投影物镜，其中，经所述空间光调制器所调制的光束中包含偏振方向与所述第一方向垂直的偏振光；所述投影物镜将经调制的偏振光投射在被检产品上；所述采集系统对经照射的所述被检产品进行图像采集；所述控制系统基于所述采集系统采集的图像进行产品检测，其中，所述偏振分束器的入射光角度在35°到55°之间，所述偏振分束器为线栅式偏振分束器，所述投影系统出射的光倾斜入射在所述被检产品上，所述空间光调制器关于偏振分束器的镜像所在平面与投影物镜的物镜平面以及被检产品所在的物面相交于一点，其中，所述控制系统进行产品检测的过程包括：步骤S4、改变所述空间光调制器输出的偏振光的图案，获取四幅被检产品物面的图像，各个图像在(x,y)点处的光强度分别表示为：I1(x,y)＝IB(x,y)+IR(x,y)cos[θ(x,y)]I2(x,y)＝IB(x,y)+IR(x,y)cos[θ(x,y)+π/2]I3(x,y)＝IB(x,y)+IR(x,y)cos[θ(x,y)+π]I4(x,y)＝IB(x,y)+IR(x,y)cos[θ(x,y)+3π/2]   (1)其中Ii(x,y)(i＝1,2,3,4)表示第i幅相移图上(x,y)点处的灰度值，IB(x,y)为结构光图的背景值，IR(x,y)为调制强度函数，θ(x,y)为待求相位，通过方程(1)计算出图像上每一点(x,y)处的相位：步骤S5、对步骤S4获得的相位场分布进行解包裹，获得包含物体高度信息的相位信息；步骤S6，提取参考平面的相位场，并差分得到被检产品的物面与参考平面的相位差；步骤S7，选取标准高度物体进行测试，获得相位差‑高度转换关系，进而基于当前被检产品的物面与参考平面的相位差获得被检物面的高度，其中，所述步骤S5包括：步骤S501，获得相位场分布中的不连续残差点，残差点判断方法为：非残差点：残差点：或‑1，这样生成值为1，‑1或0的残差；步骤S502，生成枝切线，连接极性达到平衡的最邻近的残差点对或多个残差点，所形成的连接线就是枝切线；步骤S503，对于不经过枝切线的相位场通过flood‑fill算法解包裹，再展开枝切线上的相位。