一種基于rgb結(jié)構(gòu)光的在線式三維檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像識(shí)別和缺陷檢測領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式= 維檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前工業(yè)應(yīng)用中的檢測大都是采用二維檢測，采用的光源大多為點(diǎn)激光或者線激 光光源。=維檢測現(xiàn)在也開始進(jìn)入初步應(yīng)用階段，在光源上大都采用高精度投影儀投射黑 白光柵或者彩色光柵實(shí)現(xiàn)，其成本較高，而且無法解決投影儀輸出與拍攝模塊的帖同步問 題，造成取樣效果不佳。此外，目前大多數(shù)相關(guān)系統(tǒng)在=維彩色圖像的重構(gòu)，W及圖像的邊 緣檢測，特征匹配算法上，大部分算法是按RGB =種顏色單獨(dú)處理，對(duì)圖像顏色信息之間的 關(guān)聯(lián)進(jìn)行人為剝離，影響了檢測的速度及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式 =維檢測裝置。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案；
[0005] 一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式S維檢測裝置，包括待測物體，包括RGB結(jié)構(gòu)光源， 拍攝模塊及圖像處理模塊，所述RGB結(jié)構(gòu)光源包括多個(gè)L邸光源模塊，所述L邸光源模塊 依次包括L邸巧片陣列、光路準(zhǔn)直部分、顏色濾光片、衍射光柵及調(diào)焦透鏡，產(chǎn)生高質(zhì)量的、 穩(wěn)定的彩色光柵條紋，所述拍攝模塊與圖像處理模塊連接，拍攝模塊用于采樣目標(biāo)對(duì)象的 高分辨率圖像，圖像處理模塊采用基于四元數(shù)的矢量匹配算法，為采用單CCD和RGB彩色光 源的硬件環(huán)境提供新型的3D視覺檢測技術(shù)。
[0006] 所述LED巧片陣列包括多個(gè)LED巧片光源及聚光碗，所述LED巧片光源發(fā)出的光 束通過聚光碗轉(zhuǎn)換平行光束。
[0007] 還包括反射鏡組合。
[000引還包括工作平臺(tái)，所述待測物體放在平臺(tái)上。
[0009] 所述LED巧片光源是紅光LED、綠光LED或藍(lán)光LED中的一種。
[0010] 所述多個(gè)LED光源模塊排列方式為平面或弧度排列。
[0011] 所述多個(gè)RGB結(jié)構(gòu)光源包括至少兩種具有不同色光的L邸光源模塊，所述拍攝模 塊包括一個(gè)W上個(gè)攝鏡頭及傳感器，所述圖像處理模塊包括RGB信號(hào)采集器。
[0012] 所述衍射光柵為透射光柵。
[0013] 本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明所采用的裝置，在降低成本的同時(shí)，還可W保證編碼光 柵的投影質(zhì)量，減少圖像采集過程中由于投影與攝像之間不同步引起的一系列采樣問題。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明L邸光源模塊按照一定弧度排列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明LED陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖4是本發(fā)明S維高度的計(jì)算示意圖；
[001引圖5是本發(fā)明多個(gè)L邸光源按照一字型排列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖中示出；
[0020] 1-傳感器，2-攝像頭，3-RGB結(jié)構(gòu)光源，4-LED巧片陣列，5-光路準(zhǔn)直部分，6-濾光 片，7-衍射光柵，8-調(diào)焦透鏡，9-待測物體，10-工作平臺(tái)，11-光路，12-反射鏡組合，13-聚 光碗。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
[00巧實(shí)施例
[002引如圖1所示，一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式立維檢測裝置，包括待測物體、工作平 臺(tái)、RGB結(jié)構(gòu)光源3、拍攝模塊及圖像處理模塊，所述拍攝模塊與圖像處理模塊連接，所述待 測物體9放在工作平臺(tái)10上，所述RGB結(jié)構(gòu)光源3包括多個(gè)LED光源模塊，所述每個(gè)LED 光源模塊依次包括L邸巧片陣列4、光路準(zhǔn)直部分5、濾光片6、衍射光柵7及調(diào)焦透鏡8,所 述LED巧片陣列4包括多個(gè)LED巧片光源及聚光碗13,所述每一個(gè)LED巧片陣列中的光源 都是相同顏色光源，所述L邸巧片光源是紅光LED、綠光L邸或藍(lán)光L邸中的一種，所述RGB 結(jié)構(gòu)光源3包括紅光LED光源模塊、綠光LED光源模塊及藍(lán)光LED光源模塊中的任意兩種 W上組合。
[0024] 所述RGB結(jié)構(gòu)光源W投影儀方式布置，具體是將不同色光的L邸光源模塊封裝在 一起，通過一個(gè)或多個(gè)投影鏡頭產(chǎn)生固定間隔的彩色條紋或二維彩色方格陣列光路11投 射到待測物體上。
[0025] 如圖2、圖5所示，多個(gè)L邸光源模塊可W水平一字型也可W成一定弧度排開，如 圖5所示，當(dāng)水平一字型排開時(shí)，再通過反射鏡組合12,將光柵條紋投射到工作平臺(tái)上，無 論多個(gè)L邸光源模塊如何排列，都要保證光柵條紋投射到工作平臺(tái)。
[0026] 每個(gè)LED光源模塊依次包括LED巧片陣列、光路準(zhǔn)直部分、顏色濾光片、衍射光柵 及調(diào)焦透鏡，每個(gè)L邸巧片陣列內(nèi)的L邸光源排列由圖3所示，而實(shí)際中采用多少排，每排 多少個(gè)，可由實(shí)際需要及投射效果進(jìn)行增刪。
[0027] 所述光路準(zhǔn)直部分由聚光碗或凸透鏡和遮光部分構(gòu)成。
[002引對(duì)于每一個(gè)L邸光源模塊，首先，由L邸光源產(chǎn)生高強(qiáng)度、穩(wěn)定的色光，如紅色、綠 色和藍(lán)色中的一種，通過聚光碗和光路準(zhǔn)直部分5內(nèi)的透鏡將該些點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成近似的平 行光線，再通過光路準(zhǔn)直部分5內(nèi)遮光罩對(duì)光路進(jìn)行嚴(yán)格限制，再通過與色光相同的顏色 濾光片濾光，最后通過衍射光柵投射到工作平臺(tái)上，由于工作平臺(tái)的位置不一定剛好滿足 最佳的干設(shè)條紋成像距離，還有不同色光的波長不一樣，為了在參考平面獲得各種色光等 間距清晰的排列條紋，必須通過調(diào)焦透鏡8對(duì)其做最后修正。
[0029] 在調(diào)節(jié)干設(shè)條紋最后的校正階段，可W在工作平臺(tái)10上放置一張帶刻度的小方 格的定位圖。首先，先調(diào)節(jié)處于垂直位置的綠光干設(shè)條紋，讓其清晰的投射到定位圖上，通 過放大鏡、或顯微鏡觀察條紋的間距，并調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡8,使得條紋的間距是自身?xiàng)l紋寬度 的=倍W上。定住綠光條紋，再調(diào)節(jié)紅光干設(shè)條紋。通過粗調(diào)紅光分模塊的傾斜角度和調(diào) 焦透鏡8,可W在參考平面的定位圖上獲得初步的紅光干設(shè)條紋，再微調(diào)傾斜角度和調(diào)焦透 鏡，就可W在綠光條紋的左邊，均勻的插入紅光干=設(shè)條紋。近似的，可W獲得藍(lán)光分模塊 的藍(lán)光干設(shè)條紋，并將藍(lán)光干設(shè)條紋清晰、均勻的插入到綠光干設(shè)條紋的右邊。最后，再通 過微調(diào)綠光的調(diào)焦透鏡，就可W使最后的=色光干設(shè)條紋均勻、清晰的分布在參考平面上。
[0030] 如圖2所示為RGB結(jié)構(gòu)光源包括S種色光的L邸光源模塊W-定角度排列，投射 出的光柵條紋同時(shí)聚集在同一工作平臺(tái)上。
[0031] 所述拍攝模塊由攝像頭2及對(duì)應(yīng)的傳感器1構(gòu)成，獲取在待測物體上產(chǎn)生變形的 彩色條紋，所述攝像鏡頭可W是一個(gè)或多個(gè)，在拍攝動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，具有連拍功能，用于得到 不同視角的目標(biāo)物體圖像，所述圖像處理模塊主要由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，計(jì)算機(jī)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn) 行=維重構(gòu)處理，并對(duì)重構(gòu)后的=維彩色圖像進(jìn)行四元數(shù)矢量建模，運(yùn)用相關(guān)的四元數(shù)數(shù) 學(xué)工具，對(duì)圖像進(jìn)行濾波、旋轉(zhuǎn)邊緣檢測、圖像分割、特征點(diǎn)提取及特診點(diǎn)匹配算法，從而檢 測出目標(biāo)對(duì)象存在的缺陷。
[0032] 如圖4所示，在參考平面上的目標(biāo)物體，同一點(diǎn)在接收不同色光的照射后，會(huì)產(chǎn)生 不同的條紋及不同的變形，通過測量、計(jì)算，就可W得到物體在該點(diǎn)的高度。對(duì)應(yīng)于紅光，其 計(jì)算的方法，是獲得目標(biāo)物體的被測點(diǎn)C的坐標(biāo)，還有經(jīng)過被測點(diǎn)的未發(fā)生形變的紅光條 紋的位于參考平面上的對(duì)應(yīng)的最低點(diǎn)Ar，先計(jì)算得到Ar到C的距離再測量攝像機(jī)鏡 頭中屯、點(diǎn)到紅光分模塊投射中屯、點(diǎn)的距離化，攝像頭到參考平面的垂直距離以就可W通 過公式計(jì)算出被測物體在該點(diǎn)的高度h。在實(shí)際測量中，有L〉〉h，所W可W由W下公式，推 算出被測物體在該點(diǎn)上的高度h，定義如下：
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式三維檢測裝置，包括待測物體，其特征在于，包括RGB 結(jié)構(gòu)光源，拍攝模塊及圖像處理模塊，所述RGB結(jié)構(gòu)光源包括多個(gè)LED光源模塊，所述LED 光源模塊依次包括LED芯片陣列、光路準(zhǔn)直部分、顏色濾光片、衍射光柵及調(diào)焦透鏡，所述 拍攝模塊與圖像處理模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，所述LED芯片陣列包括多個(gè)LED 芯片光源及聚光碗，所述LED芯片光源發(fā)出的光束通過聚光碗轉(zhuǎn)換平行光束。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，還包括反射鏡組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，還包括工作平臺(tái)，所述待測物體 放在工作平臺(tái)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維檢測裝置，其特征在于，所述LED芯片光源是紅光LED、 綠光LED或藍(lán)光LED中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，所述多個(gè)LED光源模塊排列方式 為一字型或弧度排列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，所述RGB結(jié)構(gòu)光源包括至少兩種 具有不同色光的LED光源模塊，所述拍攝模塊包括一個(gè)以上個(gè)攝鏡頭及傳感器，所述圖像 處理模塊包括RGB信號(hào)采集器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維檢測裝置，其特征在于，所述衍射光柵為透射光柵。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RGB結(jié)構(gòu)光的在線式三維檢測裝置，包括待測物體，包括RGB結(jié)構(gòu)光源，拍攝模塊及圖像處理模塊,所述RGB結(jié)構(gòu)光源包括多個(gè)LED光源模塊，所述LED光源模塊依次包括LED芯片陣列、光路準(zhǔn)直部分、顏色濾光片、衍射光柵及調(diào)焦透鏡，所述拍攝模塊與圖像處理模塊連接。本發(fā)明減少圖像采集過程中由于投影與攝像之間不同步引起的一系列采樣問題。
【IPC分類】G01N21-88
【公開號(hào)】CN104568963
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410787831
【發(fā)明人】杜娟, 洪大江, 胡躍明
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日