CN112815864A

CN112815864A - 立体信息采集机及其照明机构

Info

Publication number: CN112815864A
Application number: CN202110140080.0A
Authority: CN
Inventors: 王汉成
Original assignee: Hangzhou Cruse Image Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Cruse Image Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-05-18

Abstract

本发明公开了一种立体信息采集机及其照明机构。本发明中，照明机构包括：灯罩，具有出光口；多排照明组件，一排照明组件中包括多个沿灯罩的长度方向排列的照明件；照明组件沿灯罩的高度方向顺次排列设置在灯罩内，且照明组件具有朝向出光口的发光侧；以及，至少一个偏光光学元件，设置在灯罩内；多排照明组件中至少一排照明组件与一个偏光光学元件相对设置，且照明组件发出的光线通过与其相对应的偏光光学元件向出光口射出。与现有技术相比，使得可让物体上照射到不同角度的光线，从而物体上的凹凸面有不同角度的投影效果体现并可清晰的显示，提升扫描出的图像中三维物体的立体效果及更有利于计算出表面肌理深度信息。

Description

立体信息采集机及其照明机构

技术领域

本发明实施例涉及扫描技术领域，特别涉及立体信息采集机及其照明机构。

背景技术

照明机构用于给物体提供光线，提高物体上的照明条件，在摄像装置获取物体图像时，可清晰的采集到需要的图像。但现有的照明机构中照射出的光线均为水平光线，照射在如木纹、石纹、浮雕壁画等具有表面肌理起伏效果的三维物体上，物体上的凹凸状态阴影效果无法强烈的体现出。

现有的照明机构运用于立体信息采集机中，立体信息采集机于采集木纹、石纹、浮雕壁画等具有表面肌理起伏效果的三维物体，扫描出被扫描物的凹凸状态，获取被扫描物的三维图像。立体信息采集机通过获取待扫描物体的多条待扫描线，将采集到的各待扫描线合成后形成三维物体的立体图像，但现有的照明机构为非常漫射的照明，待扫描线上的凹凸状态阴影效果无法强烈的体现出，从而立体信息采集机获取的图像中得不到实际的三维立体效果。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种立体信息采集机及其照明机构，使得可让物体上照射到不同角度的光线，从而物体上的凹凸面有不同角度的投影效果体现并可清晰的显示，提升扫描出的图像中三维物体的立体效果及更有利于计算出表面肌理深度信息。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种照明机构，包括：

灯罩，具有出光口；

多排照明组件，一排所述照明组件中包括多个沿所述灯罩的长度方向排列的照明件；所述照明组件沿所述灯罩的高度方向顺次排列设置在所述灯罩内，且所述照明组件具有朝向所述出光口的发光侧；以及，

至少一个偏光光学元件，设置在所述灯罩内；所述多排照明组件中至少一排所述照明组件与一个所述偏光光学元件相对设置，且所述照明组件发出的光线通过与其相对应的所述偏光光学元件向所述出光口射出；其中，所述多排照明组件中至少一排所述照明组件发出的光线直接向所述出光口射出。

在一实施例中，所述偏光光学元件包括：

多个微透镜；以及，

框架，所述框架设置在所述灯罩内，所述框架与所述照明组件的发光侧相对的一侧具有镜口，且所述镜口沿所述灯罩的长度方向排列设置，一个所述镜口对应一个所述照明件；其中多个所述微透镜分别嵌入在多个所述镜口中。

在一实施例中，所述框架包括：开设有所述镜口的承载部，以及由所述承载部相对的两边缘弯折延伸的插入部，且所述插入部可操作地插入所述灯罩内。

在一实施例中，所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

底座，设置在所述外罩本体内，且所述底座上具有所述照明组件安装的安装位；其中，所述插入部与所述底座相连。

在一实施例中，偏光光学元件为微透镜；

所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

底座，设置在所述外罩本体内，且所述底座上具有所述照明组件安装的安装位；其中，所述偏光光学元件的四周与所述底座相连，且覆盖所述安装位。

在一实施例中，所述偏光光学元件为光栅。

在一实施例中，所述光栅包括：相对设置且相互隔开的第一安装板和第二安装板，以及多个设置在所述第一安装板和第二安装板之间的偏光板；所述第一安装板和第二安装板沿所述灯罩的长度方向延伸，所述照明组件设置在所述第一安装板和第二安装板之间，且所述偏光板沿所述第一安装板和第二安装板的长度方向间隔排列。

在一实施例中，所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

底座，设置在所述外罩本体内，且所述底座上具有所述照明组件安装的安装位；其中，所述第一安装板和第二安装板设置在所述底座上。

在一实施例中，所述偏光板与所述照明组件相对设置；且至少一排所述照明组件的至少两个照明件之间具有所述偏光板。

在一实施例中，所述照明组件具有五排；

所述偏光光学元件具有三个，一个所述偏光光学元件对应一排所述照明组件。

在一实施例中，所述偏光光学元件与相邻的三排所述照明组件相对应。

在一实施例中，所述偏光光学元件具有多个，至少一个所述偏光光学元件与其他所述偏光光学元件的偏光角度不同。

在一实施例中，所述照明机构还包括：与各所述照明组件电连接的主控单元，所述主控单元控制各排所述照明组件开启或关闭。

在一实施例中，所述照明件为LED灯。

本发明的实施方式还提供了一种立体信息采集机，包括：具有输送台面的工作台，以及至少两个如上所述的照明机构；且至少两个所述照明机构沿所述输送台面的输送方向相对设置。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于设有偏光光学元件，一个偏光光学元件与一排照明组件相对设置，从而可以改变排照明组件的光线方向，让各照明组件的光线集中到物体的一条待扫描线上，该待扫描线上的凹凸状态阴影效果可清晰的体现，。即被扫描的物体沿这一方向上的凸面会在该凸面附近较低的位置处呈现该凸面的投影，所以当三维物体被扫描后，可借助图像中的投影区域直观的看出三维物体的凹凸情况，从而提升图像中三维物体的立体效果。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明一实施例中信息采集机的结构示意图；

图2是根据本发明一实施例中照明机构的结构示意图；

图3是根据本发明一实施例中偏光光学元件的结构示意图；

图4是根据本发明另一实施例中照明机构的结构示意图；

图5是根据本发明另一实施例中偏光光学元件的结构示意图；

图6是根据本发明一实施例中照明机构光线以一角度射出到待扫描线上的示意图；

图7是根据本发明一实施例中信息采集机的电路模块图；

其中，100、照明机构；200、照明机构；1、灯罩；10、出光口；11、外罩本体；12、底座；2、照明组件；20、照明件；21、发光侧；31、偏光光学元件；4、微透镜；5、框架；51、承载部；52、插入部；32、偏光光学元件；33、偏光光学元件；711、第一安装板；712、第二安装板；713、偏光板；71、光栅；72、光栅；73、光栅；300、信息采集机；80、输送台面；8、工作台；6、扫描装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的实施例。如图1、图2和图6所示，照明机构100包括：具有出光口10的灯罩1、照明组件2和偏光光学元件31、32、33。照明组件2沿灯罩1的高度方向顺次排列设置在灯罩1中，且照明组件2具有朝向出光口10的发光侧21，一排照明组件2中包括多个沿灯罩1的长度方向排列的照明件20，照明件20可为LED灯或灯泡，其中LED灯为点光源或面光源。偏光光学元件31、32、33设置在灯罩1内，图1中照明组件2为5排，偏光光学元件为3个，且照明组件2从下至上的三排依次对应设置有偏光光学元件33、32、31，照明组件2发出的光线通过与其相对应的偏光光学元件向出光口10射出，其他2排没有对应的偏光光学元件的照明组件2发出的光线直接向出光口10射出。不同的偏光光学元件改变的照明组件2射出的光线角度不同，也可相同。偏光光学元件33、32、31将对应的照明组件2射出的光线L都照射到待扫描线G处。可以理解的，照明组件2的数量可为其他数量，偏光光学元件也可为1个或其他个数，且偏光光学元件可不局限于与图示的照明组件2相对设置，也可与照明机构100中其他的照明组件2相对设置。照明组件2也可只有一个没有与偏光光学元件相对设置，或其他数量等。

由于设有偏光光学元件33、32、31，一个偏光光学元件与一排照明组件2相对设置，从而可以改变排照明组件2的光线方向，让各照明组件2的光线集中到待扫描物的一条待扫描线G上，且照射在待扫描线G上的光线为多角度投射过来，可让待扫描线G的凹凸面有多角度投影效果体现，该待扫描线G上的凹凸状态阴影效果也可清晰的体现。即被扫描的物体沿这一方向上的凸面会在该凸面附近较低的位置处呈现该凸面的投影，所以当三维物体被扫描后，可借助图像中的投影区域直观的看出三维物体的凹凸情况，从而提升图像中三维物体的立体效果。也更有利于采集机300的扫描装置6获取各投影图像，整合计算出表面肌理深度信息。

如图1、图2所示，灯罩1包括：外罩本体11和底座12，底座12设置在外罩本体11内，且底座12上具有照明组件2安装的安装位，安装位可谓通孔，让照明件20插入。

偏光光学元件31、32、33结构可相同，现对偏光光学元件31进行具体阐述。

如图2和图3所示，偏光光学元件31包括：多个微透镜4和框架5。框架5设置在灯罩1内，框架5与照明组件2的发光侧21相对的一侧具有镜口，且镜口沿灯罩1的长度方向排列设置，一个镜口对应一个照明件20；其中多个微透镜4分别嵌入在多个镜口中。框架5上也可设置沿灯罩1的长度方向延伸的镜口，微透镜4也为一个且长度可覆盖一排的照明件20，微透镜4嵌入在镜口中。

进一步地，如图2和图3所示，框架5包括：开设有镜口的承载部51，以及由承载部51相对的两边缘弯折延伸的插入部52，且插入部52可操作地插入灯罩1内。其中插入部52与底座12相连，插入部52固定在底座12上，可在底座12上设置槽口，让插入部52可插拔，实现偏光光学元件31可从灯罩1内拆卸。偏光光学元件31也可直接锁紧在底座12上，无法从底座12上拆除。

至少一个偏光光学元件与其他偏光光学元件的偏光角度不同。可对偏光光学元件的微透镜的折射率进行选择，如透过偏光光学元件31的光线为向右倾斜30°，透过偏光光学元件32的光线为向左倾斜30°，透过偏光光学元件33的向右倾斜40°°，光线L都可照射到扫描线G上，且对待扫描线G上凹凸面有不同角度的投影效果，从而清晰的获取扫描线G上凹凸面的投影效果。可按照实际需求改变偏光光学元件的微透镜，改变光线的照射角度。

可以理解的，偏光光学元件可为微透镜4，微透镜4的四周与底座12相连，且覆盖对应的安装位。

如图2和图6所示，为了让照明组件2的光线L都可照射到扫描线G上，且对待扫描线G上凹凸面有不同角度的投影效果，可选择不同折射率的微透镜4对应相应的照明组件2。

偏光光学元件也可是光栅。如图4、图5和图6所示，具有光栅71、72、73，且各光栅的结相同或近似，以光栅71为例说明包括：相对设置且相互隔开的第一安装板711和第二安装板712，以及多个设置在第一安装板711和第二安装板712之间的偏光板713。第一安装板711和第二安装板712沿灯罩1的长度方向延伸，照明组件2设置在第一安装板711和第二安装板712之间，且偏光板713沿第一安装板711和第二安装板712的长度方向间隔排列。从而照明组件2的光线通过两个偏光板713之间，偏光板713改变光线的照射角度，让光线L到扫描线G上。第一安装板711和第二安装板712设置在底座12上。可在底座12上设置槽口，第一安装板711和第二安装板712可插拔，实现光栅71可从灯罩1内拆卸。光栅71也可直接锁紧在底座12上，无法从底座12上拆除。

另一种光栅结构中，光栅的偏光片也可直接与底座12连接，且位于两个照明件20之间。

优选的，如图1、图4和图5所示，与偏光板713相对设置的照明组件2中，两个照明件20之间具有一个偏光板713，从而让每个照明件20射出的光线角度得到条件。

另外，为了让不同的照明组件2的光线角度改变合理，光栅71、72、73中偏光板713的倾斜角度可不同，光栅71可朝向右倾斜45°、光栅72可朝向右倾斜30°光栅73可朝向左倾斜30°，各光栅71的倾斜角度可有不同的选择。另外，光栅的倾斜角度也可相同。从而让投射到待扫描线G上的光线角度不同，待扫描线G上物体的凹凸面也会在不同的方向产生投影，再通过信息采集机300的扫描装置6获取各投影图像，整合计算出表面肌理深度信息。防止一个方向的光线投射，某些特殊角度的凹凸面无法有清晰的投影产生，无法达到需要的扫描效果。

进一步地，如图1、图7所示，照明机构100还包括：与各照明组件2电连接的主控单元，主控单元控制各排照明组件2开启或关闭。通过主控单元可以控制照明组件2中任意一排或多排照明组件2，从而可调节照明装置的亮度，也可选择合适的偏光光学元件对应的照明组件2打开，让照明组件2适应更多的情况。

可以理解的，一个照明机构中的偏光光学元件可以上述的多种类型组合，也可以为单纯的一种，在此不再详述。

本发明还涉及一种信息采集机300，如图1、图7所示，信息采集机300包括：具有输送台面80的工作台8，以及照明机构100、200。且照明机构100、200沿输送台面80的输送方向相对设置，即照明机构100为右灯，照明机构200为左灯，照明机构100100朝向右侧照射到扫描线G，照明机构200朝向左侧照射到扫描线G。另外，照明机构100可设置不止两个。以及设置在工作台4上方具有扫描装置6，扫描装置6为线性扫描装置，扫描装置6与主控单元电性连接，主控单元控制扫描装置6扫描待扫描物。扫描装置6还包括线性的线性光电传感器和镜头，对待扫描物上的待扫描线G进行扫描，线性光电传感器是基于线性的光学传感器，而不是传统的矩形传感器。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种照明机构，其特征在于，包括：

灯罩，具有出光口；

2.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述偏光光学元件包括：

多个微透镜；以及，

3.根据权利要求2所述的照明机构，其特征在于，所述框架包括：开设有所述镜口的承载部，以及由所述承载部相对的两边缘弯折延伸的插入部，且所述插入部可操作地插入所述灯罩内。

4.根据权利要求3所述的照明机构，其特征在于，所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

5.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，偏光光学元件为微透镜；

所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

6.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述偏光光学元件为光栅。

7.根据权利要求6所述的照明机构，其特征在于，所述光栅包括：相对设置且相互隔开的第一安装板和第二安装板，以及多个设置在所述第一安装板和第二安装板之间的偏光板；所述第一安装板和第二安装板沿所述灯罩的长度方向延伸，所述照明组件设置在所述第一安装板和第二安装板之间，且所述偏光板沿所述第一安装板和第二安装板的长度方向间隔排列。

8.根据权利要求7所述的照明机构，其特征在于，所述灯罩包括：

外罩本体；以及，

9.根据权利要求8所述的照明机构，其特征在于，所述偏光板与所述照明组件相对设置；且至少一排所述照明组件的至少两个照明件之间具有所述偏光板。

10.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述照明组件具有五排；

11.根据权利要求10所述的照明机构，其特征在于，所述偏光光学元件与相邻的三排所述照明组件相对应。

12.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述偏光光学元件具有多个，至少一个所述偏光光学元件与其他所述偏光光学元件的偏光角度不同。

13.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述照明机构还包括：与各所述照明组件电连接的主控单元，所述主控单元控制各排所述照明组件开启或关闭。

14.根据权利要求1所述的照明机构，其特征在于，所述照明件为LED灯。

15.一种立体信息采集机，其特征在于，包括：具有输送台面的工作台，以及至少两个如权利要求1-14中任意一项所述的照明机构；且至少两个所述照明机构沿所述输送台面的输送方向相对设置。