CN110031481A - 一种基于偏振的方波结构光照明实现方法 - Google Patents

一种基于偏振的方波结构光照明实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其通过调节液晶显示器与待检玻璃样品之间的距离d以及液晶显示器显示黑白方波条纹的空间周期，使得第一相机模块和第二相机模块对液晶显示器所处位置的空间分辨率均小于d/2，则可实现双相位图像的同时采集，相比现有的结构光检测系统的成像时间缩短了1/2，从而提高了瑕疵检测效率，且在液晶显示器显示黑白条纹的情况下，有效实现了对待检玻璃样品的正弦结构光照明。

Description

一种基于偏振的方波结构光照明实现方法
技术领域
本发明涉及结构光照明技术领域，具体为一种基于偏振的方波结构光照明实现方法。
背景技术
现有的基于结构光照明的玻璃瑕疵检测方法可以有效增强玻璃表面和内部的各种瑕疵，相比于传统的离轴照明、暗场照明、线光源照明等检测方法具有兼容瑕疵类型广、结构简单、配置方便等，但是，由于结构光瑕疵检测方法需要对样品成四幅不同相位的图像，而在结构光光源亮度较低、响应时间较长的情况下，此方法的检测效率也会比较低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其不仅可以有效缩短成像时间，且可提高瑕疵检测效率。
其技术方案是这样的：其特征在于：其包括以下步骤：
S1、液晶显示器设置于待检玻璃样品下方，所述液晶显示器上的光强呈黑白方波条纹分布；
S2、所述待检玻璃样品上方布置有第一相机模块和第二相机模块，所述第一相机模块和第二相机模块共用同一个成像镜头，在所述第一相机模块、第二相机模块与所述成像镜头之间设有分光棱镜，在所述第一相机模块和第二相机模块前分别装有偏振方向相互正交的偏振片，两个所述偏振片的偏振方向分别与所述液晶显示器显示的黑白方波条纹区域发射光的偏振方向平行；
S3、调节所述成像镜头，使所述第一相机模块和第二相机模块分别对所述待检玻璃样品清晰成像；
S4、调节所述液晶显示器与待检玻璃样品之间的距离d以及所述液晶显示器显示黑白方波条纹的空间周期，使得所述第一相机模块和第二相机模块对所述液晶显示器所处位置的空间分辨率均小于d/2，则所述第一相机模块和第二相机模块采集到的是正弦条纹图像，且两个所述正弦条纹图像之间的相位差为180°，从而实现了双相位图像的同时采集，实现了对所述待检玻璃样品的正弦结构光照明。
其进一步特征在于：
所述步骤S4中，在所述液晶显示器去除其表面的偏振膜后，当所述液晶显示器显示黑白方波条纹时，所述黑白方波条纹的黑色区域与白色区域的偏振方向正交，调整两个所述偏振片，使两个所述偏振片的偏振方向分别与所述黑白方波条纹的黑色区域和白色区域的偏振方向平行，则所述第一相机模块和第二相机模块可同时采集到相位差为180°的黑白条纹；
所述液晶显示器显示黑白方波条纹，所述第一相机模块和第二相机模块对所述液晶显示器表面的空间分辨率不大于黑白方波条纹空间周期的1/2；
所述液晶显示器显示n次条纹图像，每次显示的条纹图像的相位为
本发明的有益效果是，通过调节液晶显示器与待检玻璃样品之间的距离d以及液晶显示器显示黑白方波条纹的空间周期，使得第一相机模块和第二相机模块对液晶显示器所处位置的空间分辨率均小于d/2，则可实现双相位图像的同时采集，相比现有的结构光检测系统的成像时间缩短了1/2，从而提高了瑕疵检测效率，且在液晶显示器显示黑白条纹的情况下，有效实现了对待检玻璃样品的正弦结构光照明。
附图说明
图1是本发明的光学结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括以下步骤：
S1、液晶显示器8设置于待检玻璃样品7下方一定距离d处，此时液晶显示器8处于离焦状态，液晶显示器8上的光强呈黑白方波条纹分布；
液晶显示器8通过控制两正交偏振方向的相位差来实现对显示灰度的调节：当液晶显示器8显示最小灰度值时，液晶显示器8的出射光与其表面的偏振膜的偏振方向正交；当液晶显示器8显示最大灰度值时，液晶显示器8的出射光与其表面的偏振膜的偏振方向平行；
S2、待检玻璃样品7上方布置有第一相机模块1和第二相机模块2，第一相机模块1和第二相机模块2共用同一个成像镜头6，在第一相机模块1、第二相机模块2与成像镜头6之间设有半透半反的分光棱镜5，在第一相机模块1和第二相机模块2前分别装有偏振方向相互正交的偏振片3和偏振片4，偏振片3和偏振片4的偏振方向分别与液晶显示器8显示的黑白方波条纹区域发射光的偏振方向平行；
S3、调节成像镜头6，使第一相机模块1和第二相机模块2分别对待检玻璃样品7清晰成像；
S4、调节液晶显示器8与待检玻璃样品7之间的距离d以及液晶显示器8显示黑白方波条纹的空间周期，使得第一相机模块1和第二相机模块2对液晶显示器8所处位置的空间分辨率均小于d/2，则第一相机模块1和第二相机模块2采集到的是正弦条纹图像，且两个正弦条纹图像之间的相位差为180°，从而实现了双相位图像的同时采集，实现了对待检玻璃样品7的正弦结构光照明；
其中，在液晶显示器8去除其表面的偏振膜后，当液晶显示器8显示黑白方波条纹时，黑白方波条纹的黑色区域与白色区域的偏振方向正交，调整偏振片3和偏振片4，使偏振片3和偏振片4的偏振方向分别与黑白方波条纹的黑色区域和白色区域的偏振方向平行，则第一相机模块1和第二相机模块2可同时采集到相位差为180°的黑白条纹；
液晶显示器8显示黑白方波条纹，第一相机模块1和第二相机模块2对液晶显示器8表面的空间分辨率不大于黑白方波条纹空间周期的1/2；液晶显示器8显示n次条纹图像，每次显示的条纹图像的相位为
本发明的光学结构中，液晶显示器8显示一幅黑白条纹，第一相机模块1和第二相机模块2分别采集到相位差为π的条纹图像，如果液晶显示器8分别显示初始相位为0和π/2的黑白条纹，则通过第一相机模块1和第二相机模块2一共可以得到四幅图像，且图像的相位分别为0、π/2、π、3π/2；则相比于非偏振的结构光照明方法，通过该光学结构，且利用液晶显示器8的灰度调制原理，实现了双相位图像的同时采集，相比现有的结构光检测系统的成像时间缩短了1/2，从而提高了瑕疵检测效率；并利用离焦光学系统的空间分辨率特性，在液晶显示器8显示黑白条纹的情况下，实现了对待检玻璃样品7的正弦结构光照明。

Claims (4)

1.一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、液晶显示器设置于待检玻璃样品下方，所述液晶显示器上的光强呈黑白方波条纹分布；
S2、所述待检玻璃样品上方布置有第一相机模块和第二相机模块，所述第一相机模块和第二相机模块共用同一个成像镜头，在所述第一相机模块、第二相机模块与所述成像镜头之间设有分光棱镜，在所述第一相机模块和第二相机模块前分别装有偏振方向相互正交的偏振片，两个所述偏振片的偏振方向分别与所述液晶显示器显示的黑白方波条纹区域发射光的偏振方向平行；
S3、调节所述成像镜头，使所述第一相机模块和第二相机模块分别对所述待检玻璃样品清晰成像；
S4、调节所述液晶显示器与待检玻璃样品之间的距离d以及所述液晶显示器显示黑白方波条纹的空间周期，使得所述第一相机模块和第二相机模块对所述液晶显示器所处位置的空间分辨率均小于d/2，则所述第一相机模块和第二相机模块采集到的是正弦条纹图像，且两个所述正弦条纹图像之间的相位差为180°，从而实现了双相位图像的同时采集，实现了对所述待检玻璃样品的正弦结构光照明。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其特征在于：所述步骤S4中，在所述液晶显示器去除其表面的偏振膜后，当所述液晶显示器显示黑白方波条纹时，所述黑白方波条纹的黑色区域与白色区域的偏振方向正交，调整两个所述偏振片，使两个所述偏振片的偏振方向分别与所述黑白方波条纹的黑色区域和白色区域的偏振方向平行，则所述第一相机模块和第二相机模块可同时采集到相位差为180°的黑白条纹。
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其特征在于：所述液晶显示器显示黑白方波条纹，所述第一相机模块和第二相机模块对所述液晶显示器表面的空间分辨率不大于黑白方波条纹空间周期的1/2。
4.根据权利要求1所述的一种基于偏振的方波结构光照明实现方法，其特征在于：所述液晶显示器显示n次条纹图像，每次显示的条纹图像的相位为
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