[发明专利]一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置与方法

权利要求书

1.一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置，其特征是：它包括蓝色激光系统(1)、结构光生成系统(2)、同步电路(3)、图像采集系统(4)和计算机(5)；

蓝色激光系统(1)包括激光二极管驱动电路(21)、一号蓝色激光模组(22)、二号蓝色激光模组(23)、反光镜(24)、汇聚透镜(25)和扩散片组(26)；

结构光生成系统(2)包括伺服马达(27)、带有图案的圆形光栅片(28)和聚焦镜头(29)；

一号蓝色激光模组(22)竖直设置，二号蓝色激光模组(23)水平设置；

蓝色激光系统(1)经一号蓝色激光模组(22)发出的水平方向的光直接投射至汇聚透镜(25)；

蓝色激光系统(1)经二号蓝色激光模组(23)发出的竖直方向的光投射至反射至反光镜组(24)，反射纸汇聚透镜(25)，经所述汇聚透镜将一号蓝色激光模组(22)和二号蓝色激光模组(23)发出的光线会聚至扩散片组(26)；经所述扩散片组(26)经两次扩散至带有图案的圆形光栅片(28)，经带有图案的圆形光栅片(28)透射至聚焦镜头(29)，并经聚焦镜头(29)聚焦至待测零件上；

伺服马达(27)带动带有图案的圆形光栅片(28)转动；

图像采集系统(4)包括两个CCD相机和两块蓝光滤光片，所述两块蓝光滤光片分别设置在两个CCD相机的镜头上；所述两个CCD相机均用于采集待测零件的图像；

同步电路(3)用于控制两个CCD相机作同步采集；

所述两个CCD相机的图像信号输出端与计算机(5)的两个图像信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置，其特征在于带有图案的圆形光栅片(28)上带有三幅图案，第一幅图案为二维随机编码图案或二维伪随机编码图案；第二幅图案为周期性黑白条纹组成的条纹图案；第三幅图案为与第二幅图案的镜像图案。

3.根据权利要求2所述的一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置，其特征在于带有图案的圆形光栅片(28)上的三幅图案均布在圆形光栅片的圆周上。

4.根据权利要求2所述的一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置，其特征在于一号蓝色激光模组(22)和二号蓝色激光模组(23)均包括M个蓝色激光二级管，M个蓝色激光二级管之间并联。

5.基于权利要求2所述的一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置的测量方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、采用伺服马达(27)带动带有图案的圆形光栅片(28)旋转，将第一幅图案投射到待测零件上，通过图像采集系统中的两个CCD相机采集待测零件上的图案，并分别将该图案输入至计算机；

步骤二、采用计算机对两个CCD相机采集的图案进行处理，通过左、右图像的编码一致性确定左右两幅图像的对应区域；

步骤三、采用伺服马达(27)带动带有图案的圆形光栅片(28)旋转，将第二幅图案和第三幅图像先后投射到待测零件上，通过图像采集系统中的两个CCD相机采集待测零件上的图案，并分别将该图案输入至计算机；

步骤四、采用计算机对两个CCD相机采集的图案进行处理，获得左、右CCD相机条纹的位置，并通过步骤二获得的对应区域确定步骤三获得的条纹的位置的对应区域；

步骤五、对两个CCD相机采集的第二幅图案和第三幅图案进行处理，对两幅图像分别进行边缘检测，通过求解边缘交点及极线约束来对左、右相机的对应点进行亚像素匹配；

步骤六、利用步骤五中的亚像素匹配点，通过三角测量原理和已经标定好的CCD相机内外参数计算待测零件的三维坐标，完成高反射率零件的面结构光三维测量。