[发明专利]一种三维成像测试用光学系统

说明书

本发明公开了一种三维成像测试用光学系统，包括设置在待测物体上方斜向设置的投影模组，所述的投影模组包括一组自上而下设置了光源、条纹光栅和光圈透镜，所述待测物体的表面与所述光圈透镜的焦平面共面设置，所述投影模组投射的光源在待测物体表面左右移动，还包括光电探测器，所述的光电探测器位于所述光圈透镜的焦平面的正上方，相对于所述的投影模组在横向方向上位置保持固定。本发明通过调节投影模组和光电探测器视场的一致性，减少了因市场中心错位所导致的测试不准确的情况。

技术领域

本发明属于机器视觉应用领域，具体涉及一种三维成像测试用光学系统。

背景技术

随着光学仪器精度的提高、计算机技术的发展，以及产线在线监测的需求，机器视觉的应用越来越广泛，尤其是基于非接触式的检测技术。

常用的非接触式光学三维测量方法有：三角测距法、干涉法、飞行时间（TOF）、结构光等。目前机器视觉中常用的激光线扫的原理就是三角测距的方式，然后通过物体的移动实现三维结构的重建，但激光线扫的以线到面的工作模式，使其效率也不是太高。所以结构光直接通过面直接实现三维重构的优势得到更加广泛的研究。但是传统结构光也是基于三角测量的方式，通常都是利用双目结构的方式完成了三维重构，这样造成的问题是会区域出现阴影盲区。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种具有同轴光路的三维成像测试用光学系统。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种三维成像测试用光学系统，包括设置在待测物体上方斜向设置的投影模组、光电探测器和设置在两者之间的分光镜；所述投影模组所发出的检测光沿直线方向传输对所述待测物体进行扫描，扫描后到所述待测物体的反射光线经所述分光镜再次反射后被所述光电探测器接收；

其中，所述投影模组与竖向方向的夹角为θ，所述分光镜与水平面的夹角为ω，所述光电探测器与水平面的夹角与Φ，所述Φ与θ、ω满足如下关系：

Φ=2θ-（90︒+ω）。

作为本发明的进一步改进，所述的投影模组包括自上而下设置了光源、条纹光栅、第一透镜和第二透镜，所述条纹光栅、所述第一透镜和所述第二透镜平行设置，所述第一透镜和所述第二透镜分别设置在所述分光镜的两侧，所述光电探测器与所述第二透镜同侧设置。

作为本发明的进一步改进，还包括测试平台，所述第二透镜的焦点位于所述测试平台上。

作为本发明的进一步改进，所述测试平台为具有横向往复运动的移动平台。

作为本发明的进一步改进，所述条纹光栅、所述第一透镜和所述第二透镜按倾斜向上的方向平行设置，所述第一透镜与所述条纹光栅之间的垂直距离等于所述第一透镜的焦距。

作为本发明的进一步改进，所述第一透镜和所述第二透镜选用相同的透镜。

作为本发明的进一步改进，所述的条纹光栅中包括等宽、等间距设置的平行狭缝，光栅中的线条最小宽度为3mm。

作为本发明的进一步改进，所述的光源采用的是面光源。

作为本发明的进一步改进，所述的光电探测器选用具有定焦或变焦镜头的CMOS相机。

本发明的有益效果：本发明通过调节投影模组和光电探测器视场的一致性，减少了因市场中心错位所导致的测试不准确的情况。

附图说明

图1为本发明的光学组件的布置结构示意图；

图2为测试时的扫描方向示意图；

图3为本发明的一种实施例中对半球形检测件进行扫描所获得扫描图像；

其中：1-光源，2-光电探测器，3-条纹光栅，4-第一透镜，5-待测物体，6-第二透镜，7-测试平台，8-分光镜。

具体实施方式