CN103727894A - 一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，包括成像装置和与其连接的图像控制器，在成像装置一侧沿竖直方向固定设置光源发生装置，在光源发生装置下方设置有光接收板，成像装置光轴与光源发生装置光轴成一倾斜角，光源发生装置射出的光线先穿透放在光接收板上的被测透明材料，并在光接收板上形成光斑，所述光斑再经所述被测透明材料折射后进入所述成像装置成像，成像装置将成出的像传送给所述图像控制器，图像控制器将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度。该检测系统通过一字线结构激光穿透透明体，克服了现有技术的不足，利用折射后所成的虚像的位置偏移实现透明体轮廓的检测并获得较好的检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及透明材料检测领域，具体为一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统。
背景技术
在光学材料加工领域，常常需要对透明体材料，如玻璃等的轮廓进行测量，以获得其截面尺寸和体积等信息，采用常规的人工测量手段效率低下，且只能进行单个尺寸参数的测量。光学测量手段具有效率高，容易实现计算机自动化等特点，在非透明材料的轮廓检测中得到了大量应用，但因透明材料对光的透射作用，采用常规的方法难以实现对透明材料轮廓检测。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种简单方便可以实现对透明材料轮廓检测的基于线结构光折射成像检测系统。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，包括成像装置和与其连接的图像控制器，在所述成像装置一侧沿竖直方向固定设置光源发生装置，在所述光源发生装置下方设置有光接收板，所述成像装置光轴与所述光源发生装置光轴成一倾斜角，所述光源发生装置射出的光线先穿透放在光接收板上的被测透明材料，并在光接收板上形成光斑，所述光斑再经所述被测透明材料折射后进入所述成像装置成像，成像装置将成出的像传送给所述图像控制器，图像控制器将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度。
作为优选，所述成像装置为CCD相机或CMOS相机。
作为优选，所述成像装置光轴与所述光源发生装置光轴成一倾斜角大于25度。
作为优选，光源发生装置的结构光为一字线激光。
本发明与现有技术相比具有如下优点：通过结构光穿透透明体，利用折射后所成的虚像的位置偏移实现透明体轮廓的检测；所采用结构光为一字线激光，其投射方式为垂直透明体表面投射，方便测量和计算；在透明体另一侧，放置光接收板，使得线结构光穿透透明体后形成一个明亮的线型光斑，该光斑易于经透明体折射后进入成像装置成像；成像装置光轴为倾斜，其光轴和光源光轴呈一夹角，夹角大于25°时可获得较好的检测结果；该检查系统克服了现有技术的不足实现了对透明体轮廓的检测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，本发明实施例提供一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，包括成像装置1和与其连接的图像控制器4，所述成像装置1为CCD相机或CMOS相机，在所述成像装置1一侧沿竖直方向固定设置光源发生装置2，光源发生装置2的结构光为一字线激光，在所述光源发生装置2下方设置有光接收板3，所述成像装置光轴与所述光源发生装置光轴成一倾斜角α，α优选大于25度，所述光源发生装置2射出的光线01先穿透放在光接收板3上的被测透明材料5，并在光接收板3上形成光斑P，所述光斑P反射出与竖直方向成θ角度的光线02再经所述被测透明材料5折射后得到光线03，光线03与竖直方向的夹角为γ，光线03再进入所述成像装置1成像，成像装置1将成出的像传送给所述图像控制器4，图像控制器4将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度d,当光源为线结构光时，所形成的光斑为线光斑，可实现对透明材料一个截面轮廓的测量。
在本发明中，先将待测透明材料放在光接收板上，打开光源发生装置射出一字线激光，该激光穿透明材料在光接收板上形成一个线型的光斑P，光斑P反射出与竖直方向成θ角度的光线再经所述被测透明材料折射后得到的光线与竖直方向的夹角为γ，调整成像装置光轴与光源发生装置光轴的倾斜角，经透明材料折射后的光线再进入所述成像装置成像，成像装置将成出的像传送给所述图像控制器，图像控制器将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度。首先以P点为原点建立坐标系Oxyz，原点O即为P点，Oy轴线沿着光斑线垂直纸面向内，Oz沿着光源光轴向上，Ox沿着水平向右，则在光斑线上一点P(0,y,0)以角度为θ的漫反射光，经透明材料界面折射后，以折射角度为β进入成像装置成像，设透明材料在P点的厚度为d, 则像点Q坐标为：：
由可知，物体
固定不变，且透明体折射率
和折射角度不变时，折射成像点Q的
坐标和
坐标随着透明体的厚度
变化而变化，且其影响是唯一的，因此可以通过图像控制器对像点Q位置变化进行检测从而实现对透明体厚度d的检测。当线结构光穿透透明体在光接收板上形成一条光斑线，改线通过折射后的成像点因透明体厚度不同而产生了位置偏移，图像控制器将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度。该检测系统通过结构光穿透透明体，克服了现有技术的不足，利用折射后所成的虚像的位置偏移实现透明体轮廓的检测并获得较好的检测结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，其特征在于：包括成像装置和与其连接的图像控制器，在所述成像装置一侧沿竖直方向固定设置光源发生装置，在所述光源发生装置下方设置有光接收板，所述成像装置光轴与所述光源发生装置光轴成一倾斜角，所述光源发生装置射出的光线先穿透放在光接收板上的被测透明材料，并在光接收板上形成光斑，所述光斑再经所述被测透明材料折射后进入所述成像装置成像，成像装置将成出的像传送给所述图像控制器，图像控制器将收到的像处理后根据像点的偏折量计算出透明材料的厚度。
2.根据权利要求1所述的一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，其特征在于：所述成像装置为CCD相机或CMOS相机。
3.根据权利要求1所述的一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，其特征在于：所述成像装置光轴与所述光源发生装置光轴成一倾斜角大于25度。
4.根据权利要求1所述的一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统，其特征在于：光源发生装置的结构光为一字线激光。
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| CN201410018054.0A CN103727894A (zh) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | 一种基于线结构光折射成像的透明体三维轮廓检测系统 |
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