[发明专利]非接触式表面轮廓扫描装置

说明书

本发明公开了一种非接触式表面轮廓扫描装置，包括至少一雷射光产生装置、至少一光学元件、多个开口部、一设于待测物侧处的第一接收元件、及一设于第一接收元件侧处且与第一接收元件信息连接的运算装置，雷射光产生装置会发射雷射光，雷射光通过光学元件上的开口部，这些开口部的间距为0.3微米至10毫米，以雷射光扫描待测物后反射至第一接收元件，该第一接收元件距离该待测物的垂直高度为40毫米至5000毫米，该待测物反射雷射光至该第一接收元件的夹角为10度至85度，光学元件可将雷射光变成一条至多条雷射光，使第一接收元件可一次接收到一个至多个立体信息，第一接收元件接收雷射光后将信息传至运算装置以三角测量法快速且准确地建构该待测物的轮廓。

技术领域

本发明涉及扫描装置技术领域，特别是指一种非接触式表面轮廓扫描装置。

背景技术

日常生活中往往有值得记录的画面，以往记录物体的型态是利用照相机，通过光线照射物体后反射至照相机的镜头内的感光元件，以记录物体的色彩信息，作为构成照片所需的像素成分，而照相的技术只能取得物体的平面信息，无法得到物体的立体信息，随着科技的发展，便发展出各种三维扫描仪，主要有分为接触式和非接触式测量两种类，其中接触式测量为利用机械或电子式探头接触待测物表面，以取得三维资料。测量精度较高，但测量速度最慢，且接触式扫描需处理探头几何偏差补正，测量数据需作后段数据修正，其中接触式测量仪大多使用三次元坐标量床为主。第二类非接触式测量种类繁多，原理为利用雷射或投影搭配照相方式，不接触待测物而能测量三维数据方式，非接触测量时间短，比起三次元坐标测量等接触式测量精度较差，但其无可取代的优点为非接触式扫描可以快速测量物体表面大量点数据，对于曲面重建迅速, 且无接触式探头几何偏差的问题，非接触式扫瞄有使用结构光产生条纹图案投影于待测物上测量的方式，其精度较低，也有使用线型雷射光照射于待测物上测量方式，其精度比使用结构光投影的方式更高，原理为使用线型雷射光线照射移动的物体，并利用摄影机接收反射光源，而计算反射光的位移以三角测量法计算物体轮廓的技术，而有如中国台湾专利证书号第M382112号「线型光学式三角量测系统」一案，利用光学式三角测量原理所建立的非接触式光学检测系统，可测量物体表面移动振幅及频率信息，并应用于中医把脉的数据测量系统，其系统结构简单，符合物美价廉的优点。

然而上述线型光学式三角测量系统于使用时，确实存在下列问题与缺失尚待改进：

一、线型光源利用光源投射至圆柱透镜，来产生一条线型光束，并投射在待测物体上，其线性光源的发散度大，线宽较粗，使得通过影像撷取装置接收的信息较差，得到的分辨率亦较差，因此解决雷射光源的问题直接影响三维数据的精度。

二、线型光源需要完整扫描物体且仅能取得其单一的立体信息，而若是扫描方式的不同导致影像撷取装置接收的信息较差，则需要对物体重复扫描。

三、此种光学式三角测量的扫描难以使用于镜面的待测物，但镜面物体的测量需求渐增，因此解决镜面测量材质为非接触式测量的重要指标。

所以，要如何解决上述习用的问题与缺失，即为本发明的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

故，本发明的发明人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，终设计出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速且准确地扫描物体，并通过三角测量法建构受扫描物体的轮廓的非接触式表面轮廓扫描装置。

基于此，本发明主要采用下列技术手段，来实现上述目的。