[发明专利]一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置

说明书

本发明公开了一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，其中，光栅片包括：基板本体；基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，第一方向与第二方向垂直；沿第一方向基板本体设置有多个条纹，多个条纹的宽度沿第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿第一方向依次增加，多个条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过，将投影装置倾斜放置时，经过结构光三维重建的投影装置可投影出等间距等周期的正弦相移条纹，提高了三维重建的精度。

技术领域

本发明实施例涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置。

背景技术

相位测量轮廓术(Phase Measurement Profilometry)也叫相移法(PhaseShifting Method)，其测量原理是通过投影仪将灰度值正弦变化的光栅条纹投射到测量物体表面，采集相机获取受该物体形貌调制后的变形条纹的相位分布，该相位信息对应测量物体的高度信息，获取该点的相位值，就可获取对应的高度信息，进一步获取物体的三维形貌。

相移法用相位来表示测量点的空间位置，并且相位是连续的，在同一个方向上和同一周期内每个空间点的相位值是唯一的，原则上某一点的相位值不受相邻点光强的影响，可以避免物体表面反射率不一致所引起的误差。与莫尔轮廓术、傅里叶变换轮廓术等方法相比，相移法测量精度相对较高，广泛应用于锡膏厚度检测、产品质量检测等领域。

现有技术中，结构光三维重建中传统测量方法只是将光栅投影装置倾斜放置，采集相机正对投影光栅条纹拍摄，此结构所投光栅条纹时，由于投影镜头景深以及投影画幅近大远小的限制，实际投影出的光栅条纹左右是不等间距的，且整个画幅清晰度不一样，增加了三维重建时的相移误差和累计误差，从而降低了测量时的重复精度。

发明内容

本发明提供一种光栅片、结构光三维重建的投影装置和测量装置，以实现将投影装置倾斜放置时，投影装置可以投影出等间距等周期的条纹，提高了三维重建的精度。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种光栅片，包括：基板本体；

所述基板本体包括与第一方向平行的一边，与第二方向平行的另一边，所述第一方向与所述第二方向垂直；沿所述第一方向所述基板本体设置有多个条纹，多个所述条纹的宽度沿所述第一方向依次增加，相邻条纹之间的间隔的宽度沿所述第一方向依次增加，多个所述条纹用于光线透过，相邻条纹之间的间隔用于阻挡光线透过。

根据本发明的一个实施例，沿所述第一方向，多个所述条纹透过的光斑的轮廓为波浪形状。

根据本发明的一个实施例，每个所述条纹为矩形条纹。

根据本发明的一个实施例，每个所述条纹包括多个菱形图案，多个所述菱形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述菱形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述棱形图案的长轴与所述第一方向平行。

根据本发明的一个实施例，每个所述条纹包括多个椭圆形图案，多个所述椭圆形图案沿所述第二方向逐个相接排列形成所述条纹，其中，每个所述椭圆形图案的短轴与所述第二方向平行，每个所述椭圆形图案的长轴与所述第一方向平行。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种结构光三维重建的投影装置，包括如前所述的光栅片，还包括：

光源，用于出射投影光束；

准直透镜，位于所述投影光束所在的光路上，用于准直所述投影光束，形成准直投影光束；

匀光透镜，位于所述准直投影光束所在的光路上，用于均匀化所述准直投影光束，形成均匀投影光束；

所述光栅片位于所述均匀投影光束所在的光路上，用于将所述均匀投影光束形成波浪形状条纹；