CN110823515B - 一种结构光投射模组多工位检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构光投射模组多工位检测装置，包括：多个检测机构，其中至少一个所述检测机构包括相机和标板，所述相机适于拍摄所述结构光投射模组投射在所述标板上的图案；以及多工位传动机构，其包括：传送机构，其与所述多个检测机构分离；以及多个投射模组固定器，其固定于所述传送机构并可随所述传送机构移动，并且所述多个投射模组固定器分布于所述传送机构的不同位置；其中，每个所述投射模组固定器均适于在所述传送机构的带动下移动至对应于任一所述检测机构的测试工位。本发明还提供了一种结构光投射模组多工位检测装置的检测方法。本发明可以实现对结构光投射模组的多种测试项的快速检测。

Description

一种结构光投射模组多工位检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体地说，本发明涉及结构光投射模组多工位检测装置及其检测方法。

背景技术

结构光投射模组用于向外投射结构化的光线图案，是实现3D成像的重要组成部分。散斑结构光作为目前的一种较为成熟的投射结构化图案的方案，其投射模组主要包括投射模组光源组件(VCSEL)和镜头组件组成，其中镜头组件具体包括准直元件和光学衍射元件。投射模组投射的散斑图案、光斑的个数和亮度以及视场角等都会影响成像的质量和精度。提高投射模组光源组件的强度和数量，能够提高成像质量和距离，但由于激光的零级衍射效应，激光投射的安全性也需考虑在内。

在结构光投射模组的制造、组装过程中，会使得实际投射图案与设计产生偏差。有可能是激光的强度过低，使得投影斑点亮度和距离没有达到要求；也有可能是激光的强度过高，对投射场中的人造成伤害。因此，需要对组装完成的投射模组在一定投射距离内进行不同距离的投影强度的检测。

发明内容

本发明旨在提供一种能够克服现有技术的至少一个缺陷的解决方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种结构光投射模组多工位检测装置，包括：

多个检测机构，其中至少一个所述检测机构包括相机和标板，所述相机适于拍摄所述结构光投射模组投射在所述标板上的图案；以及

多工位传动机构，其包括：

传送机构，其与所述多个检测机构分离；以及

多个投射模组固定器，其固定于所述传送机构并可随所述传

送机构转动，并且所述多个投射模组固定器分布于所述传送机构

的不同位置；

其中，每个所述投射模组固定器均适于在所述传送机构的带动下移动至对应于任一所述检测机构的测试工位。

其中，所述传送机构为转盘。

其中，所述多个投射模组固定器为夹具。

其中，所述夹具为温控夹具。

其中，每个所述检测机构可与旋转至与其对应的所述测试工位的所述投射模组固定器组成用于对投射模组进行检测的系统。

其中，所述夹具包括第一夹具、第二夹具、第三夹具和第四夹具。

其中，所述测试工位包括第一测试工位、第二测试工位、第三测试工位和第四测试工位，其中所述第一测试工位为上下料工位，所述第二测试工位、所述第三测试工位和所述第四测试工位分别对应于一个所述检测机构。

其中，所述多个检测机构包括相邻第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构，其中所述第二检测机构位于所述第一检测机构和所述第三检测机构之间，且所述第一检测机构和所述第三检测机构的投射距离均小于所述第二检测机构所对应的投射距离。

其中，所述用于对投射模组进行检测的系统的光轴平行于所述转盘的转轴。

其中，所述用于对投射模组进行检测的系统的光轴垂直于所述转盘的转轴。

其中，所述多个投射模组固定器在所述传送机构上均匀分布。

根据本发明的另一个方面，提供了一种使用以上所述的结构光投射模组多工位检测装置的检测方法，包括：

1)所述多个检测机构分别对移动至对应所述测试工位的待测的投射模组同时进行检测操作；

2)移动传送机构，使所述多个投射模组固定器分别移动至下一个测试工位；以及

3)重复执行所述步骤1)和所述步骤2)，直至所有所述待测的投射模组检测完毕。

其中，所述结构光投射模组多工位检测装置中，所述测试工位中的至少一个是上下料工位；

所述步骤1)还包括对移动至所述上下料工位的所述投射模组固定器进行上下料操作。

其中，所述步骤1)中，所述上下料操作与所述检测操作同时进行。

其中，所述投射模组固定器是温控夹具；

所述步骤1)中，在10摄氏度至50摄氏度之间调节所述温控夹具的温度以对所述待测的投射模组进行检测。

与现有技术相比，本发明具有下列至少一个技术效果：

1、本发明可以完成待测结构光投射模组在不同的投射距离下的检测。

2、本发明可以完成待测结构光投射模组在不同温度下的、不同的投射距离下的检测。

3、本发明通过将多个检测功能设置为一体，可以依次完成多项检测，有效减少了待测结构光投射模组的固定与释放次数，一次固定和释放就可以完成多项检测，提高了效率。

4、本发明减少了操作过程中人工操作的干扰，同时对结构光投射模组进行了保护。

5、本发明将检测不同投射距离的工位根据其测试视场进行组合分布，有效的利用了空间，减少了不同工位之间的干扰。

附图说明

在参考附图中示出示例性实施例。本文中公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。

图1示出了本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图；

图2示出了本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的检测机构的示意图；

图3为本发明一个实施例的结构光投射模组的多工位传动机构的示意图；

图4为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图；

图5为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图；

图6为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图；

图7为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图；

图8示出了本发明一个实施例的结构光投射模组的多工位检测装置的检测方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图。如图1所示，结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构1000包括转盘10、中心转轴组件20、多个夹具(301、302、303、304)、多个测试工位(401、402、403、404)，其中，多个夹具具体包括第一夹具301、第二夹具302、第三夹具303和第四夹具304，多个测试工位具体包括第一测试工位401、第二测试工位402、第三测试工位403和第四测试工位404。参考图1，呈圆形的转盘10通过中心转轴组件20固定在相应的设备平台上，并且能够在中心转轴组件20的驱动下顺时针或者逆时针进行旋转。中心转轴组件20用于驱动转盘10旋转，并且能够在旋转到一定角度后使转盘10固定。转盘10上设置有均匀分布的间隔90度的直角分布的4个夹具(301、302、303、304)，其中夹具可选的为温控夹具，并且夹具的数量可以根据实际需要选择1个、2个或更多个其它数量的夹具。夹具30用于固定待测的结构光投射模组，其中温控夹具用于将待测的结构光投射模组的温度保持恒定，从而能够检测在10摄氏度至50摄氏度之间的结构光投射模组所投射的图案。

图2示出了本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的检测机构的示意图。如图2所示，检测机构2000包括相机70和标板80，结构光投射模组3000固定在夹具30中向标板80投射结构光图案，相机70可以拍摄标板80上的投射结构光图案，并将拍摄的图案的图像传输到计算机中，计算机根据收到的图案判断结构光投射模组3000的投射质量水平。其中，为了获得结构光投射模组3000在不同投射距离的投射结构光图案的质量，可以调整结构光投射模组3000与标板80的距离，分别获得结构光投射模组3000在不同投射距离下投射的图案的质量，从而更全面精确的评价检测结构光投射模组3000。

进一步地，在一个实施例中，与图1中的第二测试工位402中的第二夹具302对应的检测机构的结构光投射模组的投射距离设定为35cm；与第三测试工位403中的第三夹具303对应的检测机构的结构光投射模组的投射距离设定为70cm；以及与第四测试工位404中的第四夹具304对应的检测机构的结构光投射模组的投射距离设定为25cm。另外，在本实施例中，检测机构2000可以设定为如图2所示垂直式的检测结构，并且固定在相应测试工位中，但是对于本领域技术人员而言，也可以将检测机构2000设置为例如水平方向的布置结构的其它布置结构。在本文中，结构光投射模组的投射距离是该结构光投射模组出光孔到对应标板的距离。对于任意一个检测机构，不同的结构光投射模组被旋转到该检测机构所对应的工位时，其投射距离是基本一致的。因此，可以将位于该检测机构所对应工位的结构光投射模组向该检测机构的标板投射结构光图案的投射距离称为该检测机构所对应的投射距离。

还参考图1，测试工位(401、402、403、404)设置在固定位置，不与转盘10一起旋转，其中第一测试工位401用于结构光投射模组的固定(上料)与释放(下料)；第二测试工位402安装有结构光投射模组的投射距离设定为35cm的检测机构，用于测试投射模组的投射距离为35cm时的投射质量水平；第三测试工位403安装有结构光投射模组的投射距离设定为70cm的检测机构，用于测试投射模组的投射距离为70cm时的投射质量水平；第四测试工位404安装有结构光投射模组的投射距离设定为20cm的检测机构，用于测试投射模组的投射距离为20cm时的投射质量水平。其中，投射距离为70cm时，因为投射距离较远，所以只测试大约10度视场内的光强(10度范围内光斑的分布情况，是通过计算机根据拍摄的图像以及软件算法框选测试范围的光斑的分布情况)，而投射距离为20cm和35cm时测试大约90度的视场，所以为了合理利用空间，将投射距离为70cm的检测机构设置在投射距离为20cm与为35cm的检测机构之间。同时，可选地，为了保证测试的互不干扰，可选地，可在投射距离为35cm、70cm、20cm的检测机构支架之间设置吸光幕布。每个检测机构可与旋转至与其对应的所述测试工位的所述投射模组固定器组成用于对投射模组进行检测的系统。可选地，所述标板用于对投射模组进行检测的系统的光轴平行于所述转盘的转轴。可选地，所述标板用于对投射模组进行检测的系统的光轴垂直于所述转盘的转轴。

上述实施例中的结构光投射模组多工位检测装置可以完成待测结构光投射模组在不同投射距离的检测，可选地是在特定温度下的不同投射距离的检测。

图8示出了本发明一个实施例的结构光投射模组的多工位检测装置的检测方法的流程图。参考图8，所述检测方法包括以下步骤S10～S50：

S10：将第一待测结构光投射模组固定在第一夹具301中，其中夹具可选地为温控夹具，并且可选地设定温控夹具的温度在10摄氏度至50摄氏度之间；

图3为本发明一个实施例的结构光投射模组的多工位传动机构的示意图。如图3所示，将第一待测结构光投射模组固定在图1中所示的第一测试工位401中的第一夹具301中，多工位传动机构1000可选地可按照图3中箭头方向进行逆时针方向的旋转。另外步骤S10设定夹具的温度为可选项，夹具也可以是非温控夹具的其它类型的夹具。

S20：旋转多工位传动机构，将固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第二测试工位402中，对第一待测结构光投射模组进行投射距离为35cm的投射强度与质量的检测，第二测试工位402的相机将采集的图像信息发送至计算机，同时将第二待测结构光投射模组固定至第一测试工位401的第四夹具304中。

图4为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图。如图4所示，多工位传动机构1000按图中箭头方向进行逆时针方向的旋转，将固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第二测试工位402中。

S30：继续旋转多工位传动机构一定角度后，使得固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第三测试工位403中，同时使得固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第二测试工位402中，其中对第一待测结构光投射模组进行投射距离为70cm的检测，第三测试工位403的相机将采集的图像信息发送至计算机；对第二待测结构光投射模组进行投射距离为35cm的检测，第二测试工位402的相机将采集的图像信息发送至计算机；同时将第三待测结构光投射模组固定至第一测试工位401的第三夹具303中。

图5为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图。如图5所示，多工位传动机构1000按图中箭头方向进行逆时针方向的旋转，将固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第三测试工位403中，固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第二测试工位402中。

S40：继续旋转多工位传动机构一定角度后，使得固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第四测试工位404中，同时使得固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第三测试工位403中，还同时使得固定有第三待测结构光投射模组的第三夹具303旋转至第二测试工位402中，其中对第一待测结构光投射模组进行投射距离为20cm的检测，第四测试工位404的相机将采集的图像信息发送至计算机；对第二待测结构光投射模组进行投射距离为70cm的检测，第三测试工位403的相机将采集的图像信息发送至计算机；对第三待测结构光投射模组进行投射距离为35cm的检测，第二测试工位402的相机将采集的图像信息发送至计算机；同时将第四待测结构光投射模组固定至第一测试工位401的第二夹具302中。

图6为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图。如图6所示，多工位传动机构1000按图中箭头方向进行逆时针方向的旋转，固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第四测试工位404中，固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第三测试工位403中，固定有第三待测结构光投射模组的第三夹具303旋转至第二测试工位402中。

S50：继续旋转多工位传动机构一定角度后，使得固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第一测试工位401中，同时使得固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第四测试工位404中，还同时使得固定有第三待测结构光投射模组的第三夹具303旋转至第三测试工位403中，也同时使得固定有第四待测结构光投射模组的第二夹具302旋转至第二测试工位402中，其中将检测完的第一待测结构光投射模组从第一夹具301释放；对第二待测结构光投射模组进行投射距离为20cm的检测，第四测试工位404的相机将采集的图像信息发送至计算机；对第三待测结构光投射模组进行投射距离为70cm的检测，第三测试工位403的相机将采集的图像信息发送至计算机；对第四待测结构光投射模组进行投射距离为35cm的检测，第二测试工位402的相机将采集的图像信息发送至计算机。

图7为本发明一个实施例的结构光投射模组多工位检测装置的多工位传动机构的示意图。如图7所示，多工位传动机构1000按图中箭头方向进行逆时针方向的旋转，固定有第一待测结构光投射模组的第一夹具301旋转至第一测试工位401中，固定有第二待测结构光投射模组的第四夹具304旋转至第四测试工位404中，固定有第三待测结构光投射模组的第三夹具303旋转至第三测试工位403中，固定有第四待测结构光投射模组的第二夹具302旋转至第二测试工位402中。

通过步骤S10至S50的检测步骤可以完成第一待测结构光投射模组的在35cm、70cm和20cm的投射距离的检测，可选地是在特定温度下的不同投射距离的检测，继续旋转多工位传动机构1000可以完成剩余的结构光投射模组以及更多的结构光投射模组的检测。通过以上检测将多个检测功能设置为一体，可以依次完成多项检测，有效减少了待测结构光投射模组的固定与释放次数，一次固定和释放就可以完成多项检测，提高了效率，减少了操作过程中人工操作的干扰，同时对结构光投射模组进行了保护。将检测不同投射距离的工位根据其测试视场进行组合分布，有效的利用了空间，减少了不同工位之间的干扰。

在发明中，多工位传动机构的传送机构是转盘10的旋转式传送机构，进一步地，在一个实施例中，多工位传动机构的传送机构也可选的是传动带等的直线式的传送机构。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种结构光投射模组多工位检测装置，其特征在于，包括：

多个检测机构，其中至少一个所述检测机构包括相机和标板，所述相机适于拍摄所述结构光投射模组投射在所述标板上的图案，并且至少两个所述检测机构的投射距离不同；以及

多工位传动机构，其包括：

传送机构，其与所述多个检测机构分离；以及

多个投射模组固定器，其固定于所述传送机构并可随所述传送机构移动，并且所述多个投射模组固定器分布于所述传送机构的不同位置；

其中，每个所述投射模组固定器均适于在所述传送机构的带动下移动至对应于任一所述检测机构的测试工位，以及所述投射模组固定器为温控夹具。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述传送机构为转盘。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，每个所述检测机构可与旋转至与其对应的所述测试工位的所述投射模组固定器组成用于对投射模组进行检测的系统。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述夹具包括第一夹具、第二夹具、第三夹具和第四夹具。

5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述测试工位包括第一测试工位、第二测试工位、第三测试工位和第四测试工位，其中所述第一测试工位为上下料工位，所述第二测试工位、所述第三测试工位和所述第四测试工位分别对应于一个所述检测机构。

6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述用于对投射模组进行检测的系统的光轴平行于所述转盘的转轴。

7.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述用于对投射模组进行检测的系统的光轴垂直于所述转盘的转轴。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述多个投射模组固定器在转盘上均匀分布。

9.一种使用权利要求1-8中任一项所述的结构光投射模组多工位检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

1)所述多个检测机构分别对移动至对应所述测试工位的待测的投射模组同时进行检测操作；

2)通过传送机构使所述多个投射模组固定器分别移动至下一个测试工位；以及

3)重复执行所述步骤1)和所述步骤2)，直至所有所述待测的投射模组检测完毕。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述结构光投射模组多工位检测装置中，所述测试工位中的至少一个是上下料工位；

所述步骤1)还包括对移动至所述上下料工位的所述投射模组固定器进行上下料操作。

11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述上下料操作与所述检测操作同时进行。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述投射模组固定器是温控夹具；

所述步骤1)中，在10摄氏度至50摄氏度之间调节所述温控夹具的温度以对所述待测的投射模组进行检测。

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