所示，在图3中，X轴为第O至1279像素，表示行；Y轴为第O至1023像素，表示列。每一像素的坐标以(x，y)表示，其中X表示行，y表示列，从图3中可看出，LCOS投影机投影的正弦条纹8的每一列上的各像素灰度相等，各列的灰度以正弦曲线变化。
[0030]第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机被配置为第一 LCOS投影机4及第二 LCOS投影机5投影的正弦条纹8重合，第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹8重合，且与第一 LCOS投影机4及第二 LCOS投影机5投影的正弦条纹8垂直交叉重叠。四幅正弦条纹8将形成一个共同重合区域，该共同重合区域为正方形。被测物7应尽可能完全置于该共同重合区域内。由于两幅正弦条纹8完全一样，当两幅正弦条纹8重合后，重合的条纹图案中每个像素的灰度都将是原来的两倍，其实质是两幅正弦条纹8重合后，将形成新的正弦条纹，新的正弦条纹与两幅正弦条纹8相比，相位相同、周期相同，但振幅变为原来的两倍。又由于第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹8重合后形成的新的正弦条纹与第一 LCOS投影机4及第二 LCOS投影机5投影的正弦条纹8重合后形成的新的正弦条纹垂直相交，相当于两幅新的正弦条纹正交，因此，四幅正弦条纹8的共同重合区域中每一个像素的灰度为四幅正弦条纹8中该像素的灰度之和，根据两幅新的正弦条纹之间的正交关系、左右两幅正弦条纹8的重合关系及前后两幅正弦条纹8的重合关系可得到四幅正弦条纹8中每一像素的灰度。图像分析及控制系统9可一次性提取四幅正弦条纹8的共同重合区域，并根据上述各关系将该共同重合区域中的四幅正弦条纹分离，即从该共同重合区域中分别提取出第一 LCOS投影机4、第二LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹8。
[0031]第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机的镜头前端均安装有用于聚光的光学透镜组，可将各LCOS投影机产生的条纹聚合得清晰，让投射到被测物7上的条纹上的每个像素准确定位。相机6的镜头可采用远心镜头，以消除由于被测物7上各像素离镜头距离的远近不一致，造成放大倍率不一样的问题。
[0032]为使前、后、左、右四部LCOS投影机同时投影，且图像分析及控制系统9能按照上述原理进行计算，要求四部LCOS投影机投影的正弦条纹8要像素交合，无像素离合。由于四部LCOS投影机是从被测物7的前、后、左、右四个方向对被测物7进行投影，必然采用斜投影方式。斜投影的条纹在投影区域会形成近小远大的情况，因此，需要合理配置投射角度和配置LCOS投影机镜头组的参数以矫正投影到第一平面I上的正弦条纹的形状，使其为规则的矩形的正弦条纹图，即正弦条纹8在第一平面I上形成的是矩形的正弦条纹。这样才能使得第一 LCOS投影机4及第二 LCOS投影机5投影的正弦条纹8重合，第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹8重合，且与第一 LCOS投影机4及第二 LCOS投影机5投影的正弦条纹8垂直交叉重叠。图4及图5分别为未控制投射角度时与合理控制投射角度时四幅正弦条纹8的共同重合区域重合效果示意图。从图4中可以看出，未控制投射角度时，投射的各条纹会失焦和变形，不能很好重合。图5中，通过合理控制LCOS投影机的投射角度，在各LCOS投射角度都为30度(即各LCOS投影机的投影方向与垂直于第一平面I的方向成30度夹角)时，得到的各条纹图案是没有失焦和变形的，能够准确重合。
[0033]第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机与相机6连接，可在向平面投影相同的正弦条纹8的同时，通过同步信号触发相机6同步对被测物7曝光，以采集所有正弦条纹8的共同重合区域。
[0034]只采集一个相位的正弦条纹8不能得到准确的三维测量结果，因此，需要移动正弦条纹8的相位，多次对被测物7进行投影及取像。在本实施例中，正弦条纹8包括四个相位，分别为O度相位、90度相位、180度相位及270度相位。同一时刻第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影其中的同一个相位的正弦条纹8，直到所有四个相位的正弦条纹8投影完。对于每个相位的正弦条纹8，图像分析及控制系统9均按照前述原理一次性提取四幅正弦条纹8的共同重合区域，并根据上述各关系从该共同重合区域中分别提取出第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹8，最后再根据第一 LCOS投影机4、第二 LCOS投影机5、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的各相位的正弦条纹8得出该被测物7的三维测量结果。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可从多方位对被测物同时投影的三维测量系统，用于对放置在第一平面上的被测物进行三维测量，其特征在于，包括图像分析及控制系统、相机、第一 LCOS投影机、第二LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机； 所述第一 LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机相同，被分别配置在所述被测物的前、后、左、右四个方向，且各自的LCOS芯片的发光面与所述第一平面平行且均位于与所述第一平面平行的第二平面上； 所述图像分析及控制系统用于控制所述第一 LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机向所述被测物同时投影同一幅正弦条纹； 所述第一 LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机被配置为所述第一 LCOS投影机及第二 LCOS投影机投影的正弦条纹重合，所述第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹重合，且与所述第一 LCOS投影机及第二 LCOS投影机投影的正弦条纹垂直交叉重叠； 所述图像分析及控制系统还用于通过所述相机采集所有正弦条纹的共同重合区域，并从该共同重合区域中分别提取出所述第一 LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影的正弦条纹。2.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述第一LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机的镜头前端均安装有用于聚光的光学透镜组。3.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述相机的镜头为远心镜头。4.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述第一LCOS投影机、第二 LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机与所述相机连接，还用于在向所述平面投影相同的正弦条纹的同时，通过同步信号触发所述相机同步对所述被测物曝光，以采集所有正弦条纹的共同重合区域。5.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述正弦条纹包括四个相位，分别为O度相位、90度相位、180度相位及270度相位；同一时刻所述第一 LCOS投影机、第二LCOS投影机、第三LCOS投影机及第四LCOS投影机投影其中的同一个相位的正弦条纹图。6.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述LCOS芯片的分辨率为1280*1080。7.如权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述正弦条纹在所述平面形成的图形为矩形的正弦条纹图案。
【专利摘要】本实用新型涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种可从多方位对被测物同时投影的三维测量系统。本实用新型利用四台LCOS投影机从被测物的前、后、左、右四个方向对被测物同时投影同一幅正弦条纹，通过恰当配置四台LCOS投影机使得被测物左右的两台LCOS投影机投影的正弦条纹重合，被测物前后的两台投影机投影的正弦条纹也重合，且与被测物左右的两台LCOS投影机投影的正弦条纹垂直交叉重叠。一次性提取四幅正弦条纹的共同重合区域后，通过四幅正弦条纹之间的重合及正交关系即可将该共同重合区域中的四幅正弦条纹分离，从而大大缩短了三维成像时间，提高了三维测量效率。
【IPC分类】G01B11/25
【公开号】CN204902787
【申请号】CN201520356678
【发明人】陈昌科
【申请人】东莞市盟拓光电科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年5月27日