[发明专利]一种基于同轴投影的光场相机三维测量装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于同轴投影的光场相机三维测量装置及系统，该装置包括光源，用于发射平行光；投影件，沿第一光路设置于光源的后方，用于将平行光变为编码结构光；半透半反镜片，沿第一光路设置于投影件的后方并与投影件形成设定夹角，以用于反射或透射编码结构光；主透镜组，沿第一光路设置于半透半反镜片的后方，以用于沿第一光路透射编码结构光，以照射在待测量物体上，还用于沿第二光路透射编码结构光，以使编码结构光在第二光路上到达待测量物体的中继像位置；二次成像装置，沿第二光路设置于中继像位置的后方，并与待测量物体的中继像为物像关系，以用于对中继像进行二次成像。利用该光场相机三维测量装置能够提高远距离三维测量的精度。

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种基于同轴投影的光场相机三维测量装置及系统。

背景技术

基于三角法的光学三维成像技术由于非接触，测量速度快，高测量精度的优势和广大的应用前景，成为计算机视觉领域的重要研究方向。

但是受限于光学三角法的原理，其测量精度与成像光轴和投影光轴之间的夹角有关，因此当被测物体距离传感器较远时，要想实现高精度测量，测量仪器的体积会非常大；而有时测量会受到空间环境的限制，如测量一个深孔底部的形貌，投影光轴与成像光轴之间无法形成夹角，测量将无法进行。

发明内容

本发明提供一种基于同轴投影的光场相机三维测量装置及系统，以解决现有技术中无法对测量距离远的物体和在受限空间中进行高精度三维形貌测量的问题。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

本发明技术方案的第一方面，提供一种基于同轴投影的光场相机三维测量装置，包括：

光源，用于发射平行光；

投影件，沿第一光路设置于所述光源的后方，用于将所述平行光变为编码结构光；

半透半反镜片，沿所述第一光路设置于所述投影件的后方，所述半透半反镜片与所述投影件形成设定夹角，以用于反射或透射所述编码结构光；

主透镜组，沿所述第一光路设置于所述半透半反镜片的后方，以用于沿所述第一光路透射所述编码结构光，以照射在待测量物体上，还用于沿第二光路透射所述编码结构光，以使所述编码结构光在第二光路上到达所述待测量物体的中继像位置；

二次成像装置，沿所述第二光路设置于所述中继像位置的后方，且所述二次成像装置与所述投影件位于所述半透半反镜片的不同侧，所述二次成像装置与所述待测量物体的中继像为物像关系，以用于对所述待测量物体的中继像进行二次成像。

进一步地，所述光源包括点光源和准直透镜，所述准直透镜沿所述点光源的主光轴方向设置于所述光源的后方；

或，所述光源为平行光源。

进一步地，所述投影件为投影光栅、LCD、DMD、LCOS中的一种。

进一步地，所述二次成像装置包括微透镜阵列和CCD感光芯片，所述微透镜阵列沿所述第二光路设置于所述中继像位置的后方，所述CCD感光芯片设置于所述微透镜阵列的远离所述半透半反镜片的一侧。

进一步地，所述二次成像装置包括三角棱镜、成像透镜组和CCD感光芯片，所述三角棱镜沿所述第二光路设置于所述中继像位置的后方，所述成像透镜组沿所述第二光路设置于所述三角棱镜的后方，所述CCD感光芯片沿所述第二光路设置于所述成像透镜组的后方。

进一步地，所述主透镜组包括多个沿所述第一光路间隔设置的主透镜，相邻两个所述主透镜之间的距离可调，以用于调节焦距。

进一步地，还包括散热组件，所述散热组件设置于所述光源处，以用于对所述光源进行散热。

进一步地，所述投影件的尺寸与所述二次成像装置的成像尺寸相对应。