[实用新型]结构光图案发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种结构光图案发生器，尤其是一种基于激光器、图案投射模板与透镜组结构的结构光图案发生器。

背景技术

结构光三维成像系统是目前机器视觉领域中较为优秀的一种三维成像系统，其可以更快速、更准确地获得目标物体的三维数据，因此被广泛用于逆向工程，模型建立，航空航天等技术领域中。

目前常见的结构光成像系统中，结构光图案发生器通常为投影仪等大型设备，尽管其可以实现复杂的条纹编码，并可由计算机进行控制，但上述方式存在成本高、不便于移动，投射光心位置变动难度高等缺点。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术中结构光生成装置的一些不足，提供一种通过激光光源，平行光管，图案投射模板，凸透镜组等结构来生成结构光图像的装置。

为实现以上目的，所述结构光图案发生器包括含有一组重复的几何图形的图案投射模板，激光光源通过平行光管扩束并生成平行光后照射在图案投射模板上，在图案投射模板另一侧设置凸透镜组并同时保证上述各组件光学同轴，投射目标到达凸透镜组中心的距离d1与图案投射模板凸透镜组中心的距离d2与凸透镜组的焦距f的关系满足1/f＝1/d1+1/d2。

该装置结构较为简单，成本相对较低，条纹生成快速。采用半导体激光器后长度可以控制在25cm内，重量小于300g，可以应用在对设备体积重量要求较高的技术领域中。

附图说明

图1为本实用新型结构光图案发生器原理示意图；

图2为本实用新型图案投射模板的示意图；

图3为本实用新型图案投射模板另一实施例的示意图；

附图标记：

1.激光电源

2.激光器

3.机壳

4.平行光管

5.图案投射模板

6.透镜组

7.屏

8.条纹

具体实施方式

【第一实施方式】

具体结构如图1所示，结构光图案发生器，其包括置于机壳3内的激光光源2，为便于设备整体小型化通常采用半导体激光器；平行光管4，其将激光光束扩束为平行光并将该平行光投射到图案投射模板5上，图案投射模板5的尺寸为2.500cm×2.500cm，图案为一组20根间距为0.620mm，高度为15.000mm，条纹自身宽度为0.161mm且相互平行；上述穿过图案投射模板5的光束穿过透镜组6，透镜组为一组凸透镜构成，其复合焦距为35.000mm；上述各组件光学同轴；最终光束通过透镜组在投射目标位置形成一组平行的条纹的结构光图案；投射目标到达透镜组6中心的距离d1与图案投射模板透镜组6中心的距离d2与透镜组6的焦距f的关系满足1/f＝1/d1+1/d2，理想的成像距离即d2大致为75.000cm，这时对应的d1为3.671cm，进而条纹经透镜组放大后在目标区域成像范围为高30.646cm，宽30.646cm，条纹间距1.267cm，条纹自身宽度0.329cm，条纹生成后，在目标区域所成的图像被另一侧的ccd或cmos采集，通过相应的算法转换数据，生成三维图像。

【第二实施方式】

具体结构仍如图1所示，结构光图案发生器，其包括置于机壳3内的激光光源2，为便于设备整体小型化通常采用半导体激光器；平行光管4，其将激光光束扩束为平行光并将该平行光投射到图案投射模板5上，图案投射模板5的尺寸为3.000cm×3.000cm，图案为一组30根间距为0.427mm，高度为20.000mm，条纹自身宽度为0.254mm且相互平行；上述穿过图案投射模板5的光束穿过透镜组6，透镜组为一组凸透镜构成，其复合焦距为35.000mm；上述各组件光学同轴；最终光束通过透镜组在投射目标位置形成一组平行的条纹的结构光图案；投射目标到达透镜组6中心的距离d1与图案投射模板透镜组6中心的距离d2与透镜组6的焦距f的关系满足1/f＝1/d1+1/d2，理想的成像距离即d2大致为100.000cm，这时对应的d1为3.627cm，进而条纹经透镜组放大后在目标区域成像范围为高55.143cm，宽55.143cm，条纹间距1.177cm，条纹自身宽度0.700cm，条纹生成后，在目标区域所成的图像被另一侧的ccd或cmos采集，通过相应的算法转换数据，生成三维图像。

应该指出，上述实施方式仅为本实用新型较佳的实施方式，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做出其它变化。这些依据本实用新型精神所作的变化，都应在本实用新型所要求保护的范围之内。