[发明专利]基于双DMD的高反光表面动态三维面形测量系统及方法

说明书

本发明公开一种基于双DMD的高反光表面动态三维面形测量系统及方法，DLP投影设备向待测高反光表面投射多幅条纹光栅，光栅经待测高反光表面反射后形成反射光；反射光依次通过第一透镜组和TIR棱镜进入第一数字微镜器件DMD，第一数字微镜器件DMD对反射光进行空间信息的编码调制，第二透镜组将全反射后第一调制反射光完整成像于第二数字微镜器件DMD；第二数字微镜器件DMD对全反射后第一调制反射光进行时间信息的编码调制，第三透镜组将第二调制反射光完整成像于数字相机，数字相机将成像数据传输给上位机，上位机根据成像数据得待测高反光表面的动态三维面形。通过本发明上述系统实现动态三维面形测量，提高测量系统的时间分辨率，满足动态测量的实时性需求。

技术领域

本发明涉及三维面形测量技术领域，特别是涉及一种基于双DMD的高反光表面动态三维面形测量系统及方法。

背景技术

在结构光三维扫描测量技术中，通常利用工业数字相机获取在被测物体表面发生形变的编码结构光图像，然后通过与编码策略相对应的解码算法以还原出被测表面的三维尺寸、形状、表面轮廓与缺陷等三维面形信息。然而，当前成熟的结构光三维扫描测量技术主要应用于表面反射率变化较小的漫反射表面，难以有效地测量高亮、类镜面、半透明表面、含局部镜面反射的混合表面以及其他无规则散射等高反光表面。

在现代高端制造领域，高反光表面由于具有独特的光学特性已被越来越多的应用。例如，飞机机体、发动机叶片、汽车白车身、集成电路晶片、光学元件、以及大量的抛光磨具与电镀零件等精加工零部件，其表面均属于全部或局部高反光表面，严重影响其视觉成像与测量效果，导致与产品质量直接相关的三维尺寸、形状、表面轮廓与缺陷等面形信息难以有效提取。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于双DMD的高反光表面动态三维面形测量系统及方法，实现动态三维面形测量，提高测量系统的时间分辨率，满足动态测量的实时性需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于双DMD的高反光表面动态三维面形测量系统，所述三维面形测量系统包括：

DLP投影设备、第一透镜组、TIR棱镜、第一数字微镜器件DMD、第二透镜组、第二数字微镜器件DMD、第三透镜组、数字相机和上位机；

所述DLP投影设备用于向待测高反光表面投射多幅条纹光栅，所述光栅经所述待测高反光表面反射后形成含有待测高反光表面面形信息的反射光；

所述第一透镜组和所述TIR棱镜均设置于所述待测高反光表面与所述第一数字微镜器件DMD之间所形成的主光轴上，所述反射光依次通过所述第一透镜组和所述TIR棱镜进入所述第一数字微镜器件DMD，所述第一透镜组用于将含有待测高反光表面面形信息的反射光完整投射到所述第一数字微镜器件DMD；

所述第一数字微镜器件DMD用于对所述反射光进行空间信息的编码调制，得到第一调制反射光；

所述TIR棱镜用于对所述第一调制反射光进行全反射，得到全反射后第一调制反射光；

所述第二透镜组设置于所述TIR棱镜全反射表面与所述第二数字微镜器件DMD之间所形成的主光轴上；所述第二透镜组用于将所述全反射后第一调制反射光完整成像于所述第二数字微镜器件DMD；

所述第二数字微镜器件DMD用于对所述全反射后第一调制反射光进行时间信息的编码调制，得到第二调制反射光；

所述第三透镜组设置于所述第二数字微镜器件DMD与所述数字相机之间所形成的主光轴上；所述第三透镜组用于将所述第二调制反射光完整成像于所述数字相机上，所述数字相机将成像数据传输给所述上位机，所述上位机根据所述成像数据得到待测高反光表面的动态三维面形。

可选的，所述三维面形测量系统还包括：黑体，所述黑体用于对所述三维面形测量系统杂散光的吸收。