一种基于rgb结构光的在线式三维检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像识别和缺陷检测领域，具体设及一种基于RGB结构光的在线式= 维检测装置。
【背景技术】
[0002] 目前工业应用中的检测大都是采用二维检测，采用的光源大多为点激光或者线激 光光源。=维检测现在也开始进入初步应用阶段，在光源上大都采用高精度投影仪投射黑 白光栅或者彩色光栅实现，其成本较高，而且无法解决投影仪输出与拍摄模块的帖同步问 题，造成取样效果不佳。此外，目前大多数相关系统在=维彩色图像的重构，W及图像的边 缘检测，特征匹配算法上，大部分算法是按RGB =种颜色单独处理，对图像颜色信息之间的 关联进行人为剥离，影响了检测的速度及可靠性。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于RGB结构光的在线式 =维检测装置。
[0004] 本发明采用如下技术方案；
[0005] 一种基于RGB结构光的在线式S维检测装置，包括待测物体，包括RGB结构光源， 拍摄模块及图像处理模块，所述RGB结构光源包括多个L邸光源模块，所述L邸光源模块 依次包括L邸巧片阵列、光路准直部分、颜色滤光片、衍射光栅及调焦透镜，产生高质量的、 稳定的彩色光栅条纹，所述拍摄模块与图像处理模块连接，拍摄模块用于采样目标对象的 高分辨率图像，图像处理模块采用基于四元数的矢量匹配算法，为采用单CCD和RGB彩色光 源的硬件环境提供新型的3D视觉检测技术。
[0006] 所述LED巧片阵列包括多个LED巧片光源及聚光碗，所述LED巧片光源发出的光 束通过聚光碗转换平行光束。
[0007] 还包括反射镜组合。
[000引还包括工作平台，所述待测物体放在平台上。
[0009] 所述LED巧片光源是红光LED、绿光LED或藍光LED中的一种。
[0010] 所述多个LED光源模块排列方式为平面或弧度排列。
[0011] 所述多个RGB结构光源包括至少两种具有不同色光的L邸光源模块，所述拍摄模 块包括一个W上个摄镜头及传感器，所述图像处理模块包括RGB信号采集器。
[0012] 所述衍射光栅为透射光栅。
[0013] 本发明的有益效果；本发明所采用的装置，在降低成本的同时，还可W保证编码光 栅的投影质量，减少图像采集过程中由于投影与摄像之间不同步引起的一系列采样问题。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的结构示意图。
[0015] 图2是本发明L邸光源模块按照一定弧度排列的结构示意图；
[0016] 图3是本发明LED阵列的结构示意图；
[0017] 图4是本发明S维高度的计算示意图；
[001引图5是本发明多个L邸光源按照一字型排列的结构示意图。
[0019] 图中示出；
[0020] 1-传感器，2-摄像头，3-RGB结构光源，4-LED巧片阵列，5-光路准直部分，6-滤光 片，7-衍射光栅，8-调焦透镜，9-待测物体，10-工作平台，11-光路，12-反射镜组合，13-聚 光碗。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。
[00巧实施例
[002引如图1所示，一种基于RGB结构光的在线式立维检测装置，包括待测物体、工作平 台、RGB结构光源3、拍摄模块及图像处理模块，所述拍摄模块与图像处理模块连接，所述待 测物体9放在工作平台10上，所述RGB结构光源3包括多个LED光源模块，所述每个LED 光源模块依次包括L邸巧片阵列4、光路准直部分5、滤光片6、衍射光栅7及调焦透镜8,所 述LED巧片阵列4包括多个LED巧片光源及聚光碗13,所述每一个LED巧片阵列中的光源 都是相同颜色光源，所述L邸巧片光源是红光LED、绿光L邸或藍光L邸中的一种，所述RGB 结构光源3包括红光LED光源模块、绿光LED光源模块及藍光LED光源模块中的任意两种 W上组合。
[0024] 所述RGB结构光源W投影仪方式布置，具体是将不同色光的L邸光源模块封装在 一起，通过一个或多个投影镜头产生固定间隔的彩色条纹或二维彩色方格阵列光路11投 射到待测物体上。
[0025] 如图2、图5所示，多个L邸光源模块可W水平一字型也可W成一定弧度排开，如 图5所示，当水平一字型排开时，再通过反射镜组合12,将光栅条纹投射到工作平台上，无 论多个L邸光源模块如何排列，都要保证光栅条纹投射到工作平台。
[0026] 每个LED光源模块依次包括LED巧片阵列、光路准直部分、颜色滤光片、衍射光栅 及调焦透镜，每个L邸巧片阵列内的L邸光源排列由图3所示，而实际中采用多少排，每排 多少个，可由实际需要及投射效果进行增删。
[0027] 所述光路准直部分由聚光碗或凸透镜和遮光部分构成。
[002引对于每一个L邸光源模块，首先，由L邸光源产生高强度、稳定的色光，如红色、绿 色和藍色中的一种，通过聚光碗和光路准直部分5内的透镜将该些点光源转换成近似的平 行光线，再通过光路准直部分5内遮光罩对光路进行严格限制，再通过与色光相同的颜色 滤光片滤光，最后通过衍射光栅投射到工作平台上，由于工作平台的位置不一定刚好满足 最佳的干设条纹成像距离，还有不同色光的波长不一样，为了在参考平面获得各种色光等 间距清晰的排列条纹，必须通过调焦透镜8对其做最后修正。
[0029] 在调节干设条纹最后的校正阶段，可W在工作平台10上放置一张带刻度的小方 格的定位图。首先，先调节处于垂直位置的绿光干设条纹，让其清晰的投射到定位图上，通 过放大镜、或显微镜观察条纹的间距，并调节调焦透镜8,使得条纹的间距是自身条纹宽度 的=倍W上。定住绿光条纹，再调节红光干设条纹。通过粗调红光分模块的倾斜角度和调 焦透镜8,可W在参考平面的定位图上获得初步的红光干设条纹，再微调倾斜角度和调焦透 镜，就可W在绿光条纹的左边，均匀的插入红光干=设条纹。近似的，可W获得藍光分模块 的藍光干设条纹，并将藍光干设条纹清晰、均匀的插入到绿光干设条纹的右边。最后，再通 过微调绿光的调焦透镜，就可W使最后的=色光干设条纹均匀、清晰的分布在参考平面上。
[0030] 如图2所示为RGB结构光源包括S种色光的L邸光源模块W-定角度排列，投射 出的光栅条纹同时聚集在同一工作平台上。
[0031] 所述拍摄模块由摄像头2及对应的传感器1构成，获取在待测物体上产生变形的 彩色条纹，所述摄像镜头可W是一个或多个，在拍摄动态图像时，具有连拍功能，用于得到 不同视角的目标物体图像，所述图像处理模块主要由计算机构成，计算机对上传的数据进 行=维重构处理，并对重构后的=维彩色图像进行四元数矢量建模，运用相关的四元数数 学工具，对图像进行滤波、旋转边缘检测、图像分割、特征点提取及特诊点匹配算法，从而检 测出目标对象存在的缺陷。
[0032] 如图4所示，在参考平面上的目标物体，同一点在接收不同色光的照射后，会产生 不同的条纹及不同的变形，通过测量、计算，就可W得到物体在该点的高度。对应于红光，其 计算的方法，是获得目标物体的被测点C的坐标，还有经过被测点的未发生形变的红光条 纹的位于参考平面上的对应的最低点Ar，先计算得到Ar到C的距离再测量摄像机镜 头中屯、点到红光分模块投射中屯、点的距离化，摄像头到参考平面的垂直距离以就可W通 过公式计算出被测物体在该点的高度h。在实际测量中，有L〉〉h，所W可W由W下公式，推 算出被测物体在该点上的高度h，定义如下：
[0033]
【主权项】
1. 一种基于RGB结构光的在线式三维检测装置，包括待测物体，其特征在于，包括RGB 结构光源，拍摄模块及图像处理模块，所述RGB结构光源包括多个LED光源模块，所述LED 光源模块依次包括LED芯片阵列、光路准直部分、颜色滤光片、衍射光栅及调焦透镜，所述 拍摄模块与图像处理模块连接。
2. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，所述LED芯片阵列包括多个LED 芯片光源及聚光碗，所述LED芯片光源发出的光束通过聚光碗转换平行光束。
3. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，还包括反射镜组合。
4. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，还包括工作平台，所述待测物体 放在工作平台上。
5. 根据权利要求2所述的三维检测装置，其特征在于，所述LED芯片光源是红光LED、 绿光LED或蓝光LED中的一种。
6. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，所述多个LED光源模块排列方式 为一字型或弧度排列。
7. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，所述RGB结构光源包括至少两种 具有不同色光的LED光源模块，所述拍摄模块包括一个以上个摄镜头及传感器，所述图像 处理模块包括RGB信号采集器。
8. 根据权利要求1所述的三维检测装置，其特征在于，所述衍射光栅为透射光栅。
【专利摘要】本发明公开了一种基于RGB结构光的在线式三维检测装置，包括待测物体，包括RGB结构光源，拍摄模块及图像处理模块,所述RGB结构光源包括多个LED光源模块，所述LED光源模块依次包括LED芯片阵列、光路准直部分、颜色滤光片、衍射光栅及调焦透镜，所述拍摄模块与图像处理模块连接。本发明减少图像采集过程中由于投影与摄像之间不同步引起的一系列采样问题。
【IPC分类】G01N21-88
【公开号】CN104568963
【申请号】CN201410787831
【发明人】杜娟, 洪大江, 胡跃明
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月17日