[发明专利]具有基于MEMS的光源的非接触式传感系统

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2010年11月10日提交的美国实用专利申请第12/943344号的优先权及于2010年9月15日提交的美国临时专利申请第61/383085号的利益，上述申请的全部公开通过引用并入本文。

领域

本公开涉及一种使用基于MEMS的光源获取对象的三维轮廓信息的非接触式传感系统。

背景技术

现有的机器视觉应用使用发光二极管（LED）光源、单个或多个线激光器和结构性白灯中的多种通过获得的图像获取三维轮廓信息。这种解决方案的缺点是，由这些类型的光源或任何分布式来源提供的泛光照明不携带三维信息，且它们需要通过结构性光源或激光线源获得额外的信息。这导致了复杂的成像系统。

成像系统的复杂性可以通过使用可编程的基于MEMS的光源来降低。基于MEMS的光源可以被编程为在成像设备的曝光周期期间以非常高的频率扫描照明区域中的光点。以这种方式，成像设备能够更有效地捕获获取的图像中的三维轮廓信息。本公开阐述了一种改进的依赖于基于MEMS的光源的成像系统。本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

发明内容

提供了一种用于获取对象的三维轮廓信息的非接触式传感系统。该系统包括：光源子系统，该光源子系统可操作以扫描照明区域中的光点;第一成像设备，该第一成像设备具有被布置成与照明区域相交的视场并且可操作以捕获图像数据;及第二成像设备，该第二成像设备具有被布置成与照明区域相交的视场并且可操作以捕获图像数据。第一控制模块与第一成像设备进行数据通信以确定第一成像设备的视场中的对象的轮廓信息并报告对象在公共坐标系中的轮廓信息。第二控制模块与第二成像设备进行数据通信以确定第二成像设备的视场中的对象的轮廓信息并报告对象在公共坐标系中的轮廓信息。值得注意的是，光源子系统被校准以报告光点在公共坐标系中的位置。

在本公开的另一个方面，非接触式传感系统可以采用多个光源与多个成像设备。例如，该系统可包括：第一光源子系统，所述第一光源子系统可操作以投射并扫描在第一照明区域中的光点，其中所述第一光源子系统使用微机电系统（MEMS）致动的反射镜扫描所述光点;第一成像设备，所述第一成像设备具有被布置成与所述第一照明区域相交的视场并且可操作以捕获其中的图像数据;第二光源子系统，所述第二光源子系统可操作以投射并扫描在与所述第一照明区域相邻的第二照明区域中的光点，其中所述第二光源子系统使用微机电系统（MEMS）致动的反射镜扫描所述光平面；及第二成像设备，所述第二成像设备具有被布置成与所述第二照明区域相交的视场并且可操作以捕获其中的图像数据；其中，所述第一光源子系统、所述第一成像设备、所述第二光源子系统和所述第二成像设备位于所述设备的壳体内。这些传感组件可被集成到单一的壳体内并以“反向重叠”的方式布置以减小组件之间的间距及因此减小壳体的整体尺寸。

此部分提供了本公开的总体概述，且不是其全部范围或者其所有特征的全面公开。根据本文提供的描述，其它应用领域将变得明显。在本概述中的描述和具体例子仅作为说明的目的，并不意在限制本公开的范围。

附图

图1是描绘了一种改进的用于获取三维轮廓信息的非接触式传感系统的框图;

图2是被改进以提高MEMS反射镜设备的角扫描能力的示例性光源的示意图;

图3是示出光源与成像设备的示例性三角布置的示意图;

图4是示出采用反向重叠布置的非接触式传感系统的示例性实施例的示意图;

图5是描绘非接触式传感系统的示例性校准程序的流程图，及

图6是示出用于组合来自两个或多个成像设备的数据的示例性方案的图，及

图7是示出示例性的观测站的示意图。

此处所描述的附图仅用于选定的实施方式而不是所有可能的实现的说明目的，并不意在限制本公开的范围。在几个附图中，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

图1示出了一种改进的用于获取三维轮廓信息的非接触式传感系统10。传感系统10一般包括一个或多个光源子系统12、13，第一和第二成像设备14、16，第一和第二控制模块15、17和图像处理单元18。这些组件中的每一个都在下面被进一步描述。但是应当理解的是，关于图1仅讨论了传感系统的相关组件，但是可能需要其他组件来构建操作系统。