可降低被測(cè)物表面反光的三維測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及物體表面三維測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可降低被測(cè)物表面反光的三維測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在三維測(cè)量場(chǎng)合，對(duì)光亮或高反光表面的測(cè)量都是一個(gè)難題。隨著微細(xì)加工和封裝技術(shù)的發(fā)展，在表面檢測(cè)和品質(zhì)控制中，工業(yè)上越來(lái)越多地需要對(duì)三維信息進(jìn)行微米級(jí)測(cè)量，特別是在表面貼裝前后、集成電路封裝前后等進(jìn)行三維微測(cè)量。微米級(jí)三維微測(cè)量是對(duì)二維測(cè)量的增強(qiáng)。然而，無(wú)論從精度上還是從經(jīng)濟(jì)性上說(shuō)，仍然缺乏微米級(jí)三維測(cè)量。事實(shí)上，光亮或高反光物體對(duì)測(cè)量過(guò)程形成了挑戰(zhàn)。
[0003]在光學(xué)測(cè)量過(guò)程中，結(jié)構(gòu)光投影到物體表面上，反射光被取像設(shè)備獲得，被照物區(qū)域的深度信息能用三角法計(jì)算得到。然而，對(duì)光亮或反光物體測(cè)量，現(xiàn)在的光學(xué)測(cè)量很難達(dá)到目的。光亮物體會(huì)反射大多數(shù)光線進(jìn)入相機(jī)內(nèi)，相機(jī)傳感器工作在過(guò)飽和狀態(tài)。這樣，信息就無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)，現(xiàn)有的基于亮度的結(jié)構(gòu)光測(cè)量高度信息方法就不行了。為解決這一問(wèn)題，通常提前對(duì)待測(cè)量表面噴上一層薄的不透明漆。然而，由于噴漆過(guò)程可能產(chǎn)生噴涂不均勻的情況，在高精度的測(cè)量場(chǎng)合，即使噴漆厚度只有1-2微米，這種做法也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果引入明顯影響。而且，在絕大多數(shù)場(chǎng)合，是不允許在被測(cè)物表面噴漆的，在線檢測(cè)場(chǎng)合更不可能。這使得三維測(cè)量在針對(duì)高反光被測(cè)物時(shí)不適用，然而，由于電子器件的引腳、焊盤、集成電路金線等是金屬，大量高反光被測(cè)物卻需要三維測(cè)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種可降低被測(cè)物表面反光的三維測(cè)量系統(tǒng)，以降低測(cè)量過(guò)程中高反光被測(cè)物表面的反光。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種可降低被測(cè)物表面反光的三維測(cè)量系統(tǒng)，包括圖像分析及控制系統(tǒng)、投影機(jī)及相機(jī)；
[0006]所述圖像分析及控制系統(tǒng)用于控制所述投影機(jī)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光；
[0007]所述投影機(jī)用于從第一方向?qū)⑺鼋Y(jié)構(gòu)光投射到被測(cè)物表面，在被測(cè)物表面形成變形結(jié)構(gòu)光圖案；
[0008]所述圖像分析及控制系統(tǒng)還用于通過(guò)所述相機(jī)從第二方向采集所述變形結(jié)構(gòu)光圖案，并對(duì)所述變形結(jié)構(gòu)光圖案進(jìn)行分析，以獲取被測(cè)物表面的深度信息；所述投影機(jī)包括第一圓偏振器；所述結(jié)構(gòu)光通過(guò)所述第一圓偏振器形成圓偏振的結(jié)構(gòu)光后被投射到被測(cè)物表面；
[0009]所述相機(jī)的鏡頭前端安裝有第二圓偏振器；所述第二圓偏振器用于消除進(jìn)入所述相機(jī)的光線中的非圓偏振光成分；
[0010]所述第一圓偏振器與第二圓偏振器同為左旋圓偏振器或右旋圓偏振器。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一圓偏振器包括第一線偏振片及四分之一波片；
[0012]所述結(jié)構(gòu)光依次通過(guò)所述第一線偏振片及四分之一波片后形成圓偏振的結(jié)構(gòu)光。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一方向與所述第二方向成30度角。
[0014]進(jìn)一步地，所述結(jié)構(gòu)光為相移數(shù)字條紋光或莫爾條紋光。
[0015]進(jìn)一步地，所述投影機(jī)為L(zhǎng)COS投影機(jī)或DLP投影機(jī)。
[0016]進(jìn)一步地，所述LCOS投影機(jī)包括LED光源、光學(xué)透鏡組、第二線偏振片、LCOS、聚光鏡;
[0017]所述LED光源產(chǎn)生白光；
[0018]所述白光通過(guò)所述光學(xué)透鏡組后形成面光源；
[0019]所述面光源通過(guò)所述第二線偏振片后投射到所述LCOS上；
[0020]所述LCOS在所述圖像分析及控制系統(tǒng)的控制下反射所述面光源，形成所述結(jié)構(gòu)光;
[0021]所述結(jié)構(gòu)光通過(guò)所述第一圓偏振器形成圓偏振的結(jié)構(gòu)光；
[0022]所述圓偏振的結(jié)構(gòu)光通過(guò)所述聚光鏡聚光后被投射到被測(cè)物表面。
[0023]進(jìn)一步地，所述相機(jī)的鏡頭為遠(yuǎn)心鏡頭。
[0024]進(jìn)一步地，所述圖像分析及控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0025]進(jìn)一步地，所述第二圓偏振器為一圓偏振片。
[0026]進(jìn)一步地，所述投影機(jī)與所述相機(jī)連接，還用于將所述結(jié)構(gòu)光投射到被測(cè)物表面的同時(shí)，通過(guò)同步信號(hào)觸發(fā)所述相機(jī)同步對(duì)所述被測(cè)物表面進(jìn)行曝光，以采集所述變形結(jié)構(gòu)光圖案。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過(guò)采用第一圓偏振器及第二圓偏振器，可顯著減少被測(cè)物表面的過(guò)多反光，使進(jìn)入相機(jī)的傳感器始終處于線性狀態(tài)，不產(chǎn)生過(guò)飽和。這樣，即使被測(cè)物表面有高反光，通過(guò)相機(jī)采集的圖像計(jì)算出的被測(cè)物表面各點(diǎn)的高度值也是準(zhǔn)確的。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于具有高反光的被測(cè)物的三維測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1:本實(shí)用新型可降低被測(cè)物高反光的三維測(cè)量系統(tǒng)工作原理示意圖；
[0029]圖2:所述可降低被測(cè)物高反光的三維測(cè)量系統(tǒng)中投影機(jī)的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種可降低被測(cè)物表面反光的三維測(cè)量系統(tǒng)，包括圖像分析及控制系統(tǒng)3、投影機(jī)I及相機(jī)2。所述圖像分析及控制系統(tǒng)3控制所述投影機(jī)I產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光5，所述投影機(jī)I從第一方向?qū)⑺鼋Y(jié)構(gòu)光5投射到被測(cè)物4表面。結(jié)構(gòu)光5投射到被測(cè)物4表面后，由于被測(cè)物4表面的高低不平，結(jié)構(gòu)光5將被被測(cè)物4表面調(diào)制，在被測(cè)物4表面形成變形結(jié)構(gòu)光圖案。所述圖像分析及控制系統(tǒng)3可通過(guò)所述相機(jī)2從第二方向采集該變形結(jié)構(gòu)光圖案，并對(duì)該變形結(jié)構(gòu)光圖案進(jìn)行分析，從而獲取被測(cè)物4表面的深度信息。
[0032]本實(shí)用新型總體采用斜面投影，正面拍攝的光學(xué)結(jié)構(gòu)，第一方向與第二方向可成30度角。如將被測(cè)物4平放于一水平面上，則相機(jī)2設(shè)置在經(jīng)過(guò)該被測(cè)物4幾何中心且垂直于該水平面的直線上對(duì)被測(cè)物4進(jìn)行拍攝，而投影機(jī)I則設(shè)置在經(jīng)過(guò)該被測(cè)物4幾何中心且與該直線成30度角的直線上。
[0033]圖像分析及控制系統(tǒng)3可采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定投影機(jī)I生成何種形式的結(jié)構(gòu)光5，并將要生成的結(jié)構(gòu)光信息發(fā)送給投影機(jī)1，并控制投影機(jī)I生成結(jié)構(gòu)光5，如相移數(shù)字條紋光或莫爾條紋光。對(duì)變形結(jié)構(gòu)光圖案進(jìn)行分析從而獲取被測(cè)物4表面的深度信息屬于三維測(cè)量及三維成像技術(shù)領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述。圖像分析及控制系統(tǒng)3可采用點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)