基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]非接觸式三維測(cè)量方法主要以聲、光、電磁等為基礎(chǔ)，隨著數(shù)字投影技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論的快速發(fā)展，光學(xué)三維測(cè)量已經(jīng)成為非接觸式測(cè)量領(lǐng)域的主流方法。光柵投影法是一種結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)，將光柵投影于被測(cè)物體表面，通過(guò)CCD相機(jī)獲取變形光柵圖像，計(jì)算機(jī)將采集到的變形條紋進(jìn)行圖像處理，計(jì)算物體表面取樣點(diǎn)的空間坐標(biāo)，重構(gòu)出物體表面的三維信息；在三維測(cè)量領(lǐng)域，高質(zhì)量的光柵條紋與將條紋投射出去的投影技術(shù)處于同等重要的位置，而高質(zhì)量的光柵條紋必須基于高精度的光路系統(tǒng)才可獲得，而現(xiàn)有的光路系統(tǒng)精度都普遍較低，為此需要一種高精度的光路系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，該光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可清晰呈現(xiàn)被測(cè)工件的表面紋理，輪廓層次分明。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于:一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，包括中心光軸呈水平狀的藍(lán)色LED光源及中心光軸呈豎直狀的綠色LED光源和紅色LED光源，所述藍(lán)色LED光源的光依次透射其前側(cè)的水平準(zhǔn)直透鏡組、第一分光片及第二分光片；所述綠色LED光源的光透射其上方的第一豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第一分光片反射并與藍(lán)色LED光源相重合；所述紅色LED光源的光透射其上方的第二豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第二分光片反射并與藍(lán)色和綠色LED光源相重合；所述藍(lán)色LED光源、綠色LED光源和紅色LED光源的光重合后經(jīng)位于第二分光片前側(cè)的光路轉(zhuǎn)換裝置引導(dǎo)入位于前側(cè)上方的DMD芯片，所述DMD芯片輸出的光經(jīng)投影鏡頭由后方輸出成像。
[0005]進(jìn)一步地，所述藍(lán)色LED光源與水平準(zhǔn)直透鏡組及光路轉(zhuǎn)換裝置的中心光軸相重合，所述第一分光片及第二分光片與藍(lán)色LED光源的中心光軸的夾角為45°。
[0006]進(jìn)一步地，所述綠色LED光源的中心光軸與第一豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合，所述紅色LED光源的中心光軸與第二豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合。
[0007]進(jìn)一步地，所述光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依次設(shè)置的微透鏡陣列、位于微透鏡陣列前側(cè)的斜置反光鏡、依次位于反光鏡上方的會(huì)聚透鏡及棱鏡，所述反光鏡與微透鏡陣列的中心光軸的夾角為35° ~55°。
[0008]進(jìn)一步地，所述投影鏡頭包括沿光路依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。
[0009]進(jìn)一步地，所述投影鏡頭為近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭、中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭或遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭，所述近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為500?300?200mm，所述中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為2500?1500?500mm，所述遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為5000?600?200_。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):該光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可清晰呈現(xiàn)被測(cè)工件的表面紋理，輪廓層次分明，精確無(wú)誤地放大20~125倍作精密測(cè)量被測(cè)工件；同時(shí)該光路系統(tǒng)可用于用于近場(chǎng)、中場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)投影，能有效節(jié)省硬件成本，實(shí)新一物多用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中:1-藍(lán)色LED光源2-綠色LED光源3-紅色LED光源4-水平準(zhǔn)直透鏡組 5-第一分光片 6-第二分光片 7-第一豎直準(zhǔn)直透鏡組 8-第二豎直準(zhǔn)直透鏡組9-光路轉(zhuǎn)換裝置91-微透鏡陣列92-反光鏡93-會(huì)聚透鏡94-棱鏡10-DMD芯片11-投影鏡頭Ila-第一透鏡Ilb-第二透鏡Ilc-第三透鏡Ild-第四透鏡12-夾角13-夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下，但本實(shí)用新型并不限于此。
[0014]參考圖1
[0015]一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，包括豎直設(shè)置的中心光軸呈水平狀的藍(lán)色LED光源I及水平設(shè)置的中心光軸呈豎直狀的綠色LED光源2和紅色LED光源3，所述藍(lán)色LED光源的光依次透射位于其前側(cè)的水平準(zhǔn)直透鏡組4、第一分光片5及第二分光片6 ;所述綠色LED光源的光透射設(shè)置于其上方的水平設(shè)置的第一豎直準(zhǔn)直透鏡組7，且經(jīng)第一分光片反射后并與穿出第一分光片的藍(lán)色LED光源相重合；所述紅色LED光源的光透射設(shè)置于其上方的第二豎直準(zhǔn)直透鏡組8，且經(jīng)第二分光片反射后與穿出第二分光片的重合后的藍(lán)色和綠色LED光源相重合；所述藍(lán)色LED光源、綠色LED光源和紅色LED光源的光重合后經(jīng)位于第二分光片前側(cè)的光路轉(zhuǎn)換裝置9引導(dǎo)入位于前側(cè)上方的DMD芯片10，所述DMD芯片為TI公司提供的0.45寸DMD芯片，亮度大于2601m，分辨率為720P。所述DMD芯片將接轉(zhuǎn)換后輸出的光信號(hào)經(jīng)光路轉(zhuǎn)換裝置中的棱鏡折射后反向透射位于棱鏡后方的投影鏡頭11，并有投影鏡頭向后方輸出成像。
[0016]本實(shí)施例中，所述藍(lán)色LED光源與水平準(zhǔn)直透鏡組及光路轉(zhuǎn)換裝置的中心光軸相重合，以便直接透射水平準(zhǔn)直透鏡組，所述第一分光片5及第二分光片6與藍(lán)色LED光源的中心光軸的夾角12分別為45°，以便由第一豎直透鏡透射出的綠色LED光經(jīng)第一分光片折射后與穿出第一分光片的藍(lán)色LED光相重合，同時(shí)便于第二豎直透鏡透射出的紅色LED光經(jīng)第二分光片折射后與相重合后穿出第二分光片的藍(lán)色LED光及綠色LED光相重合。
[0017]本實(shí)施例中，所述綠色LED光源的中心光軸與第一豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合，以便綠色LED光源透射第一豎直準(zhǔn)直透鏡組，所述紅色LED光源的中心光軸與第二豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合，以便紅色LED光源透射第二豎直準(zhǔn)直透鏡組。
[0018]本實(shí)施例中，所述光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依次設(shè)置的微透鏡陣列91、位于微透鏡陣列前側(cè)的斜置反光鏡92、依次位于反光鏡上方的會(huì)聚透鏡93及棱鏡94，所述反光鏡與微透鏡陣列的中心光軸的夾角13為35° ~55°。
[0019]本實(shí)施例中，所述投影鏡頭包括沿光路依次設(shè)置的第一透鏡11a、第二透鏡11b、第三透鏡Ilc及第四透鏡lid。
[0020]本實(shí)施例中，所述投影鏡頭為近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭、中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭或遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭，所述近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為500?300?200mm，其畸變小于0.15% ;所述中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為2500?1500?500mm，其畸變小于0.45% ;所述遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為5000?600?200mm，其畸變小于0.3%ο
[0021]同時(shí)所述投影鏡頭距離300mm時(shí)單面可掃描400X300mm2面積，測(cè)量景深一般為30_50mm。精度高達(dá) 0.002mm。
[0022]該光路系統(tǒng)的工作原理:通過(guò)計(jì)算機(jī)制造出的所需數(shù)字光柵條紋經(jīng)光路轉(zhuǎn)換裝置引導(dǎo)入DMD芯片中，該DMD芯片將數(shù)字光柵信號(hào)轉(zhuǎn)化為光柵，再通過(guò)投影鏡頭將該光柵投影到物體上。
[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，包括中心光軸呈水平狀的藍(lán)色LED光源及中心光軸呈豎直狀的綠色LED光源和紅色LED光源，其特征在于，所述藍(lán)色LED光源的光依次透射其前側(cè)的水平準(zhǔn)直透鏡組、第一分光片及第二分光片；所述綠色LED光源的光透射其上方的第一豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第一分光片反射并與藍(lán)色LED光源相重合；所述紅色LED光源的光透射其上方的第二豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第二分光片反射并與藍(lán)色和綠色LED光源相重合；所述藍(lán)色LED光源、綠色LED光源和紅色LED光源的光重合后經(jīng)位于第二分光片前側(cè)的光路轉(zhuǎn)換裝置引導(dǎo)入位于前側(cè)上方的DMD芯片，所述DMD芯片輸出的光經(jīng)投影鏡頭由后方輸出成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述藍(lán)色LED光源與水平準(zhǔn)直透鏡組及光路轉(zhuǎn)換裝置的中心光軸相重合，所述第一分光片及第二分光片與藍(lán)色LED光源的中心光軸的夾角為45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述綠色LED光源的中心光軸與第一豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合，所述紅色LED光源的中心光軸與第二豎直準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸相重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依次設(shè)置的微透鏡陣列、位于微透鏡陣列前側(cè)的斜置反光鏡、依次位于反光鏡上方的會(huì)聚透鏡及棱鏡，所述反光鏡與微透鏡陣列的中心光軸的夾角為.35。-55° 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述投影鏡頭包括沿光路依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，其特征在于，所述投影鏡頭為近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭、中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭或遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭，所述近場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為500?300?200mm，所述中場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為2500?1500?500mm，所述遠(yuǎn)場(chǎng)超低變形遠(yuǎn)心鏡頭的調(diào)焦范圍為5000?.600 ?200mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于高精度光柵投影裝置的光路系統(tǒng)，包括中心光軸呈水平狀的藍(lán)色LED光源及中心光軸呈豎直狀的綠色LED光源和紅色LED光源，所述藍(lán)色LED光源的光依次透射其前側(cè)的水平準(zhǔn)直透鏡組、第一分光片及第二分光片；所述綠色LED光源的光透射其上方的第一豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第一分光片反射并與藍(lán)色LED光源相重合；所述紅色LED光源的光透射其上方的第二豎直準(zhǔn)直透鏡組，且經(jīng)第二分光片反射并與藍(lán)色和綠色LED光源相重合；所述藍(lán)色LED光源、綠色LED光源和紅色LED光源的光重合后經(jīng)位于第二分光片前側(cè)的光路轉(zhuǎn)換裝置引導(dǎo)入位于前側(cè)上方的DMD芯片，所述DMD芯片輸出的光經(jīng)投影鏡頭由后方輸出成像。該光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可清晰呈現(xiàn)被測(cè)工件的表面紋理，輪廓層次分明。
【IPC分類】G01B11-25, G02B27-10
【公開(kāi)號(hào)】CN204479039
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520117957
【發(fā)明人】楊敏, 劉青, 王蘭, 馬帥
【申請(qǐng)人】福建浩藍(lán)光電有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日