CN111486791A - 一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法，包括上位机系统、相机系统和由振镜模组、激光模组和集成电路模组构成的光机系统；所述相机系统、上位机系统和光机系统依次串联连接；所述相机系统由标准漫反射投影幕、相机拍摄模块和相机触发反馈模块组成；所述振镜模组由微振镜模块、微振镜的触发反馈部件和微振镜的驱动部件组成；所述激光模组由激光器、激光器的驱动部件和整形透镜组成；所述集成电路模组由FPGA部件、ARM部件以及外部反馈部件组成；通过相应的操作方法，可以调整亮度不均匀，正弦性较差等缺陷的光栅条纹结构光，经过矫正后可以投射出高稳定性和正弦性的结构光光栅。

Description

一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法
技术领域
本发明涉及一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法，属于条纹结构光扫描成像技术领域。
背景技术
当前正弦条纹结构光生成技术仍然存在很大的改进和发展空间，因为单一条纹的频率完全无法适应较高准确度的测量应用要求，所以利用正弦条纹结构光进行3D扫描和3D建模的研究成为了一项迫在眉睫的任务，为了满足高精度测量的要求，需要对投射出的正弦光栅条纹质量进行改进和优化；现有的一些条纹正弦结构光生成系统存在正弦性不好、对比度不高、条纹均匀性不好等问题，微振镜倾斜或者偏心也会使得结构光条纹正弦性不好、条纹均匀性不好等问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法，用以解决当前正弦结构光正弦性不好、均匀性不好等问题。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，包括上位机系统、相机系统和由振镜模组、激光模组和集成电路模组构成的光机系统；所述相机系统、上位机系统和光机系统依次串联连接；所述相机系统由标准漫反射投影幕、相机拍摄模块和相机触发反馈模块组成；所述振镜模组由微振镜模块、微振镜的触发反馈部件和微振镜的驱动部件组成；所述激光模组由激光器、激光器的驱动部件和整形透镜组成；所述集成电路模组由FPGA部件、ARM部件以及外部反馈部件组成；所述微振镜的驱动部件安装连接到微振镜模块；所述激光器的驱动部件安装连接到激光器；所述FPGA部件安装连接ARM部件；所述微振镜的驱动部件和激光器的驱动部件分别安装连接到FPGA部件的两个端口上；所述微振镜的触发反馈部件和激光器的反馈部件分别安装连接到ARM部件的两个端口。
一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置的操作方法，包括如下步骤，步骤一，系统通电，依次启动光机系统中的振镜模组、激光模组、集成电路模组，相机系统和上位机系统；步骤二，系统稳定后，集成电路模组控制激光器模组和振镜模组向标准漫反射投影幕投射出未经矫正的条纹正弦结构光光栅；步骤三，相机系统进入触发模式，捕捉条纹正弦条纹结构光光栅或者扫描面光斑图片，并将得到的数据传输给上位机系统进行处理，分析光栅的正弦性、亮度均匀性指标参数，判断是否需要矫正光斑；步骤四，上位机系统分析完光栅指标参数后，得到需要矫正的光斑投射参数，投射参数通过相机触发反馈模块的串口，下发给集成电路模组，集成电路模组控制激光器模组和振镜模组投射出经过矫正后的正弦条纹结构光光栅，并将矫正后的数据保存，方便下次上电自动录入。
优选的，所述微振镜模块为电磁式MEMS微振镜。
优选的，所述激光器为边缘反射的LD激光器。
优选的，所述整形透镜将激光器发出的高斯光束整形为一字线光束。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法，通过上位机系统、相机系统和由振镜模组、激光模组和集成电路模组构成的光机系统以及相应的操作方法，可以调整亮度不均匀，正弦性较差等缺陷的光栅条纹结构光，经过矫正后可以投射出高稳定性和正弦性的结构光光栅。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置的整体示意图；
附图2为本发明的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置的操作方法流程图；
附图3为未经矫正的正弦结构光光栅条纹图；
附图4为结构光正弦光栅能量分分布图；
附图5为结构光正弦光栅正弦性分析图；
附图6为结构光正弦光栅灰度值曲线图；
其中：1、上位机系统；2、相机系统；3、光机系统；4、标准漫反射投影幕；5、相机拍摄模块；6、相机触发反馈模块；7、振镜模组；8、激光模组；9、集成电路模组。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图1-6所示为本发明所述的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，包括上位机系统1、相机系统2和由振镜模组7、激光模组8和集成电路模组9构成的光机系统3；所述相机系统2、上位机系统1和光机系统3依次串联连接；所述相机系统2由标准漫反射投影幕4、相机拍摄模块5和相机触发反馈模块6组成；所述振镜模组7由微振镜模块、微振镜的触发反馈部件和微振镜的驱动部件组成；所述激光模组8由激光器、激光器的驱动部件和整形透镜组成；所述集成电路模组9由FPGA部件、ARM部件以及外部反馈部件组成；所述微振镜的驱动部件安装连接到微振镜模块；所述激光器的驱动部件安装连接到激光器；所述FPGA部件安装连接ARM部件；所述微振镜的驱动部件和激光器的驱动部件分别安装连接到FPGA部件的两个端口上；所述微振镜的触发反馈部件和激光器的反馈部件分别安装连接到ARM部件的两个端口。
一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置的操作方法，包括如下步骤，步骤一，系统通电，依次启动光机系统3中的振镜模组7、激光模组8、集成电路模组9，相机系统2和上位机系统1；步骤二，系统稳定后，集成电路模组9控制激光器模组和振镜模组7向标准漫反射投影幕4投射出未经矫正的条纹正弦结构光光栅；步骤三，相机系统2进入触发模式，捕捉条纹正弦条纹结构光光栅或者扫描面光斑图片，并将得到的数据传输给上位机系统1进行处理，分析光栅的正弦性、亮度均匀性指标参数，判断是否需要矫正光斑；步骤四，上位机系统1分析完光栅指标参数后，得到需要矫正的光斑投射参数，投射参数通过相机触发反馈模块6的串口，下发给集成电路模组9，集成电路模组9控制激光器模组和振镜模组7投射出经过矫正后的正弦条纹结构光光栅，并将矫正后的数据保存，方便下次上电自动录入。
为了提高通用性，方便微振镜模块的选用，所述微振镜模块为电磁式MEMS微振镜。
为了提高激光光束的稳定性，所述激光器为边缘反射的LD激光器。
为了提高激光光束的稳定性，所述整形透镜将激光器发出的高斯光束整形为一字线光束。
具体实施例一：本发明系统接上电源，系统依次启动振镜模组7，激光模组8，集成电路模组9，相机系统2，上位机系统1；待系统稳定后，光机系统3向标准漫反射投影幕4投射出未经矫正的正弦结构光光栅；相机系统2进入触发模式，捕捉正弦结构光光栅，送给上位机系统1进行分析处理，分析光栅的正弦性和亮度均匀性等指标，判断是否需要矫正光栅的对应参数，包括结构光正弦光栅能量分分布图、结构光正弦光栅各项指标分析图、结构光正弦光栅正弦性分析图、结构光正弦光栅灰度值曲线图；分析上述得到参数，比如两边亮度高(振镜摆角最大，速度为0)，中间低，则需要对驱动激光器的亮度值做一个均化的处理，即两边给值小，中间给值大，该数据由上位机系统1分析处理；上位机系统1分析完正弦结构光光栅以后，得到需要矫正的光栅投射参数，通过相机系统2的串口下发给光机系统3，并通过集成电路模组9控制激光器模组和振镜模组7投射出经过矫正后的扫面光栅，并将矫正后的数据保存的ROM中，方便下次上电自动录入。
本发明的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置及操作方法，通过上位机系统1、相机系统2和由振镜模组7、激光模组8和集成电路模组9构成的光机系统3以及相应的操作方法，可以调整亮度不均匀，正弦性较差等缺陷的光栅条纹结构光，经过矫正后可以投射出高稳定性和正弦性的结构光光栅。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，其特征在于：包括上位机系统、相机系统和由振镜模组、激光模组和集成电路模组构成的光机系统；所述相机系统、上位机系统和光机系统依次串联连接；所述相机系统由标准漫反射投影幕、相机拍摄模块和相机触发反馈模块组成；所述振镜模组由微振镜模块、微振镜的触发反馈部件和微振镜的驱动部件组成；所述激光模组由激光器、激光器的驱动部件和整形透镜组成；所述集成电路模组由FPGA部件、ARM部件以及外部反馈部件组成；所述微振镜的驱动部件安装连接到微振镜模块；所述激光器的驱动部件安装连接到激光器；所述FPGA部件安装连接ARM部件；所述微振镜的驱动部件和激光器的驱动部件分别安装连接到FPGA部件的两个端口上；所述微振镜的触发反馈部件和激光器的反馈部件分别安装连接到ARM部件的两个端口。
2.如权利要求1所述的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置的操作方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，系统通电，依次启动光机系统中的振镜模组、激光模组、集成电路模组，相机系统和上位机系统；步骤二，系统稳定后，集成电路模组控制激光器模组和振镜模组向标准漫反射投影幕投射出未经矫正的条纹正弦结构光光栅；步骤三，相机系统进入触发模式，捕捉条纹正弦条纹结构光光栅或者扫描面光斑图片，并将得到的数据传输给上位机系统进行处理，分析光栅的正弦性、亮度均匀性指标参数，判断是否需要矫正光斑；步骤四，上位机系统分析完光栅指标参数后，得到需要矫正的光斑投射参数，投射参数通过相机触发反馈模块的串口，下发给集成电路模组，集成电路模组控制激光器模组和振镜模组投射出经过矫正后的正弦条纹结构光光栅，并将矫正后的数据保存，方便下次上电自动录入。
3.如权利要求1所述的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，其特征在于：所述微振镜模块为电磁式MEMS微振镜。
4.如权利要求1所述的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，其特征在于：所述激光器为边缘反射的LD激光器。
5.如权利要求1所述的一种自适应调整正弦条纹结构光质量的装置，其特征在于：所述整形透镜将激光器发出的高斯光束整形为一字线光束。
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