[发明专利]一种用于3D视觉的激光散斑抑制装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于3D视觉的激光散斑抑制装置及方法，激光散斑抑制装置包括激光器，用于对激光线宽方向进行准直的第一光学元件和用于对激光线长方向进行准直的第二光学元件，以及运动机构，带动整体或部分所述第二光学元件相对所述第一光学元件在线长方向和/或激光向工作面传输的方向上产生相对位移，使激光在工作面沿线长方向产生相对运动，改变了激光在第二光学元件的激光射出面射出的位置，使激光在工作面沿线长方向产生相对运动，改变散斑在工作面上位置及形状，在抑制散斑效应的同时，但不改变激光线的线宽，不会使激光在线宽方向上的光束质量变差，不会影响测量精度。

技术领域

本发明涉及3D视觉技术领域，特别是涉及一种用于3D视觉的激光散斑抑制装置及方法。

背景技术

激光由于其高相干性、高准直性、高亮度被广泛应用于各个领域。但并非在所有应用中，激光的这些特性都能产生正效应。如在利用激光三角法的3D测量领域，激光的高相干性会导致测量精度的降低。这是因为激光照射到粗糙的表面后，经反射后会形成无数独立的散射面元，由于激光的高度相关性，这些散射光在空间传播过程中发生干涉现象，形成颗粒状的斑纹图案——激光散斑。激光三角法的原理是利用激光在相机靶面的位置确定被测物的高度信息，而激光在相机中的位置由激光的能量分布决定。这些无规格的散斑会影响激光能量分布，从而导致提点位置的波动，进而影响测量精度。因此这是在高精度测量中亟需解决的问题。

现有的激光散斑抑制方法有两种：一个是静态消散斑法，如通过将激光分束后再合束，该方法操作复杂，体积大，稳定性差；另一种是动态消散斑法，如通过通过改变激光器的温度，从而改变激光器的输出波长法，该方法一方面很多激光波长随温度的变化幅度小，消散斑效果不加，另一方面会增加光源波长FHWM，从而增加滤光片的FHWM，不利于拍摄系统的抗环境光性。还有一些厂家采用旋转或振动散射体（毛玻璃）的方案，如专利CN211904057 U中公开的低散斑激光发射器装置，激光发射装置中的扩散片(散射体)由电机带动，在工作时绕中心轴线旋转，但是这种方法在抑制散斑时，同时还会使得激光方向的光束质量变差，从而导致测量精度变差，虽然该专利采用了光阑降低了线宽方向的激光的影响，但也导致激光能量损失。因此，需要设计一种新的针对激光的散斑抑制装置及抑制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种用于3D视觉的激光散斑抑制装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于3D视觉的激光散斑抑制装置，包括：

激光器，用于发射激光；

第一光学元件，用于对激光线宽方向进行准直；

第二光学元件，用于对激光线长方向进行准直；

运动机构，与整体或部分所述第二光学元件连接，带动整体或部分所述第二光学元件相对所述第一光学元件在线长方向和/或激光向工作面传输的方向上产生相对位移，使激光在工作面沿线长方向产生相对运动。

优选地，定义线宽方向为X轴方向，线长方向为Y轴方向，激光向工作面传输的方向为Z轴方向；

所述第二光学元件包括第一透镜和随机相位面；

所述第一透镜具有朝向激光器的第一面，所述第一面的屈光度方向为Y轴方向；所述第一透镜具有朝向工作面的第二面，所述随机相位面位于所述第一透镜的第二面所在的一侧；

所述随机相位面朝向所述工作面设置，设有若干高度和宽度随机的一维台阶，不同高度的所述一维台阶沿Y轴方向随机分布。

优选地，所述随机相位面设置在相位板上，与所述第一透镜固定连接，或，所述第一透镜与随机相位面为一体式结构，所述运动机构为振动器，所述振动器带动整个所述第二光学元件沿Y轴方向和/或Z轴方向上作往复运动。