CN113074669B - 具有闪光对准的激光投影仪 - Google Patents

具有闪光对准的激光投影仪 Download PDF

Info

Publication number
CN113074669B
CN113074669B CN202110342082.8A CN202110342082A CN113074669B CN 113074669 B CN113074669 B CN 113074669B CN 202110342082 A CN202110342082 A CN 202110342082A CN 113074669 B CN113074669 B CN 113074669B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
work surface
light
reflective targets
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110342082.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113074669A (zh
Inventor
K·D·鲁博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Virtek Vision International ULC
Original Assignee
Virtek Vision International ULC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=61765010&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN113074669(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Virtek Vision International ULC filed Critical Virtek Vision International ULC
Publication of CN113074669A publication Critical patent/CN113074669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113074669B publication Critical patent/CN113074669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3179—Video signal processing therefor
    • H04N9/3185—Geometric adjustment, e.g. keystone or convergence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2414—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for indicating desired positions guiding the positioning of tools or workpieces
    • B23Q17/2423—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves for indicating desired positions guiding the positioning of tools or workpieces by projecting crossing light beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2404—Arrangements for improving direct observation of the working space, e.g. using mirrors or lamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/248—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods
    • B23Q17/249—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods using image analysis, e.g. for radar, infrared or array camera images
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/521—Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/317—Convergence or focusing systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2717/00—Arrangements for indicating or measuring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10141—Special mode during image acquisition
    • G06T2207/10152—Varying illumination
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/254—Image signal generators using stereoscopic image cameras in combination with electromagnetic radiation sources for illuminating objects

Abstract

本申请涉及具有闪光对准的激光投影仪。提供了一种对准用于将激光图像投影到工作表面上的激光投影仪的方法。方该法包括提供具有激光源、次级光源和摄影测量设备的激光投影仪组件，所述激光源用于将激光图像投影到工作表面上，所述次级光源用于照明工作表面，以及所述摄影测量设备用于生成工作表面的图像。所述方法还包括将反射目标附加到工作表面上并且从次级光源朝着工作表面发射光以及朝着摄影测量设备反射光。所述方法还包括用由激光源生成的激光束扫描目标，用于朝着激光传感器反射激光束并且根据反射激光束计算用于在工作表面上投影激光图像的定位。

Description

具有闪光对准的激光投影仪
本申请是于2017年10月17日提交的、题为“具有闪光对准的激光投影仪”的中国专利申请第201710964912.4号的分案申请。
先前申请
本申请要求于2016年10月17日提交的美国临时专利申请No.62/408,944的优先权，该美国临时申请的内容通过引用包括到本文。
技术领域
本发明一般而言涉及用于投影激光模板的改进方法。更具体地，本发明涉及将激光投影仪与在其上投影激光模板的三维工作表面进行对准的改进方法。
背景技术
不断增加的加工公差已经要求制造技术上的改进。一种这样的改进是将激光模板投影到工作表面上用于指导制造过程。这种技术已经允许以之前不可实现的公差制造产品。但是，对现有技术的约束限制了激光投影图像在工业应用中的更广泛的使用。例如，由于在制造环境中操作的同时不能够快速地识别三维工作表面以及不能以精确的方式将激光束聚焦到三维工作表面上，因此将模板投影到三维表面上已经被证明是困难的。
将模板图案准确投影到三维工作表面上需要精确校准工作表面和激光投影仪之间的相对位置。最初，这通过以下的方式实现：将反射目标定位在工作表面上、测量相对于工作表面的三维坐标系的目标坐标、以及然后使用计算投影仪的位置的处理来定位投影仪相对于工作表面的位置，其中到目标的已知激光投影通过已知三维目标坐标。周期性地，模板扫描序列停止并且目标被定位，以检查由于投影仪相对于工具的位置的改变引起的投影图案位置的变化，或者补偿其他因素，诸如例如由于环境中温度变化引起的漂移。当检测到变化时，目标被重定位，新的模板扫描序列被计算并且重新由激光投影仪发射。
已经证明与使用常规激光投影仪扫描目标位置相关联的时间是慢的和低效的。因此，评估投影漂移只是间歇地执行并且校正投影图案导致可见图案模板的明显中断。
因此，期望开发相对于激光投影仪定位三维工作表面的更有效的方法，以提高激光模板投影的准确性和质量。
发明内容
公开了一种对准用于将激光图像投影到工作表面上的激光投影仪的方法。激光投影仪组件提供有激光源，用于将激光图像投影到工作表面上。次级光源照明工作表面并且摄影测量设备生成工作表面的图像。反射目标附加到工作表面。从次级光源朝着工作表面发射的光朝着摄影测量设备反射，用于确定三维坐标系中工作表面的定位。在确定三维坐标系中工作表面的定位后，用由激光源生成的激光束扫描目标，用于朝着激光传感器反射激光束。激光传感器信号通知处理器根据反射激光束计算用于将激光图像投影到工作表面上的定位。
朝着工作表面闪光的次级光源与工件的组合以及附接到工件的激光反射目标都增强了快速识别用于扫描工作表面上的激光模板的准确定位的能力。这种方法通过显著地减少在漂移或动态移动的情况下重定位工作表面所需的时间量来提高激光模板的质量。此外，摄影测量设备在同时识别工作表面的三维配置的同时信号通知处理器附接到工件的目标的一般定位。这个消除激光扫描器独立地定位目标的需求的步骤进一步减少了对准时间。
附图说明
当结合附图考虑，通过参考以下的具体实施方式更好地理解本发明时，将容易认识本发明的其他优点，其中：
图1示出本发明的激光投影仪的相关部分的示意图；
图2示出次级光源朝工件发射光；
图3示出来自次级光源的光被反射到激光投影仪的摄影测量组件；
图4示出激光投影仪朝附接到工件的反射目标投影的激光束；
图5示出从附接到工件的反射目标朝激光投影仪反射的激光束；以及
图6示出具有从激光投影仪组件投影的激光模板的工件的透视图。
具体实施方式
在图1以10一般地示出用于实践本发明的方法的激光投影仪组件的示意图。组件10包括以已知方式生成激光束14的激光源12。激光束14通过聚焦透镜16朝着分束器18投影。分束器18将激光束14朝着检流计组件20重定向。分束器18允许激光束14的一部分通过光传感器22。
光传感器22通过闭环处理的方式提供可靠的功率输出控制。照此，光传感器22通过用于生成功率控制环路的模拟电路连接到处理器24。基于来自光传感器22的输入，处理器将必须的功率调整定向到激光源12以在处理的同时保持期望的激光图像清晰度。以这样的方式，分束器18朝着检流计组件20定向具有期望的激光功率的激光束14。
检流计组件20包括第一检流计马达30和第二检流计马达32。第一检流计马达30向第一检流计镜34提供枢转运动，并且第二检流计马达32向第二检流计镜36提供枢转运动。应当理解的是，虽然本申请中描述两个检流计马达30、32，但是额外的检流计马达和检流计镜组件也在本发明的范围内，使得检流计组件20可以包括三个、四个或更多个检流计马达和检流计镜对。
如下文将进一步解释的，第一检流计镜34和第二检流计镜36通过输出光阑26将激光束14朝着工件38重定向(图1-4)。第一检流计马达30和第二检流计马达32与处理器24电连接，使得处理器24能够连续地计算第一检流计镜34和第二检流计镜36的朝向，用于识别通过输出光阑26投影激光束14的方向。
第一检流计镜34和第二检流计镜36通过分束器18将反射激光束40重定向到反射激光传感器42上。反射激光传感器42也电连接到处理器24，使得处理器24在反射激光束40接触反射激光传感器42时计算第一检流计镜34和第二检流计镜36的朝向。以这样的方式，如将在下文进一步解释的，处理器24确定反射激光束发出的方向。
摄影测量组件44包括第一相机46，用于生成工件38的工作表面48的图像。第一相机46电连接到处理器24，用于传输工件38的图像。在替代的实施例中，第二相机50也电连接到处理器24，用于生成工作表面48的立体图像。在这种实施例中，第一相机46和第二相机50被封闭在组件外壳28内，使得完整的激光组件10自包含(self-contained)为单个模块。但是应当理解的是，摄影测量组件44不论由一个相机46或两个相机46、50都不需要附加在组件外壳28内，而是可以独立地定位。但是，期望的是摄影测量组件44被布置在相对于激光投影仪28的已知定位中。
激光源12的次级光源52向工件38和工作表面48提供次级光照54。在一种实施例中，次级光源52是接近第一相机46和第二相机50的每一个定位的LED闪光阵列。但是，次级光源52靠近相机46、50的任一个定位不是关键的。此外，相对于检流计组件20在刚性框架56上定位相机46、50减少了准确地识别相机46、50与激光组件10之间的相对定位的需要，尽管其他方法在美国专利No.9,200,899中公开，该美国专利的内容通过引用结合到本文。但是如果期望的话，这些方法也可以被结合到本申请的对准的方法中，用于额外的尺寸验证。
参考图2-5，现在将解释准确地将激光模板56投影到工作表面48上的方法。反射目标58被附加到工件38的工作表面48。在一种实施例中，目标58被附加到三维工作表面48的有关基准，使得工作表面48的三维特征可以根据目标58的定位被精确地计算。多个目标58可以以间隔排列的位置被附接到工作表面48。在一种实施例中，四个目标提供准确地计算工作表面48的三维轮廓的足够的反射信息。可以基于具体应用选择更多或更少的目标58。
在对准周期的开始处，次级光源52朝工件38发射次级光54。次级光源闪光次级光54，而不是投射次级光54达延长的时间段。摄影测量组件44接收从工件38的工作表面48反射以及也从目标58反射的次级光54。在相对于工作表面48的已知位置(诸如例如在基准上)定位目标58允许摄影测量组件44使用目标58的配置来定位工件38的三维配置，用于最终确定三维表面48在三维坐标系中的定位。以这样的方式，摄影测量组件44信号通知处理器24计算限定三维工作表面48的轮廓中的改变。
如上所述，摄影测量组件44还检测从目标58反射的次级光54。当由摄影测量组件44信号通知时，处理器24还确定目标58在三维坐标系中的一般定位。基于目标58相距次级光54的坐标，检流计马达30、32定向由激光源12生成的激光束14以用激光束14直接地扫描目标58。由此，处理器24辨别目标54的图案并且计算用激光束14扫描目标58所需的位置，用于计算工作表面48上激光模板56的准确定位。
一旦计算了目标58的坐标，激光束14如图4所示由激光源12投影到目标58上。图5示出通过输出开口26从目标58朝投影仪组件10反射回的激光束14。通过回射的方式，返回的激光束40由第一检流计镜34和第二检流计镜36通过分束器18重定向到反射激光传感器42上。在这时，反射激光传感器42接收反射激光束40，第一检流计马达30和第二检流计马达32信号通知处理器返回的激光束40所源自的位置。使用检流计马达30、32的朝向，处理器24计算目标58的确切定位，并且因此能够如图6所示准确地投影激光模板56。
每一个相机46、50包括COMS传感器，或者依赖于特定应用的需要替代地包括CCD传感器。在一种实施例中，传感器包括电连接到处理器24的多兆像素传感器。在一种实施例中，5兆像素传感器提供足够的图像质量。每一个相机46、50不论是单独地使用还是立体地使用包括大约60度到80度之间的视角，以提供广阔的光学视场。但是，取决于工件38的大小或组件10与工件38之间的距离，替代的视角可以是期望的。更具体地，视场被预期是水平方向75度并且在竖直方向更少。激光束14和次级光54包括相同或相似的波长也在本发明的范围内。但是，在替代的实施例中，激光束14和次级光54可以包括不同波长。例如，还预期次级光54可以是红外光或者仅由摄影测量组件44可检测的其他不可见光。
如在共同未决美国专利申请No.61/757,412中所公开的，本发明的投影仪组件10还能够识别工件38和组件10之间的动态运动或移动，该美国专利申请的内容通过引用结合到本文。但是，提供用于监控目标58和工作表面48的定位的次级光源52的间歇闪光使得组件能够识别工件38、组件10或者甚至激光束14的任一者的漂移。一旦检测到漂移，处理器24重启动识别工件表面相对于激光投影仪10的定位的序列。
本发明已经以说明性的方式进行描述，并且应当理解的是，术语已经用作旨在是说明性的而不是限制性的。显然的是，本发明的许多修改和变型在上述教导的启示下都是可能的。因此应当理解的是，在说明书中，附图标记仅是为了方便而不是以任何方式限制，因为可以以特定描述的以外的其他方式实践本发明。

Claims (14)

1.一种用于将激光图像投影到三维工作表面上的方法，包括以下步骤：
将多个反射目标附加到工作表面上；
从次级光源朝着工作表面发射光并从所述多个反射目标中的每一个朝着摄影测量设备反射光；
从所述多个反射目标中的每一个接收反射光；
使用反射光来识别所述多个反射目标中的每一个的一般定位；
根据一般定位来用激光束扫描所述多个反射目标中的每一个；
从所述多个反射目标中的每一个接收反射激光束；
使用反射激光束来识别所述多个反射目标中的每一个的精确定位；以及
使用所述多个反射目标中的每一个的精确定位来确定将激光图像投影到工作表面上的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述从所述多个反射目标中的每一个接收反射光的步骤进一步通过以下限定：通过用于通过三角测量确定目标的定位的立体相机从所述多个反射目标中的每一个接收反射光。
3.如权利要求1所述的方法，其中使用间歇光闪光朝着工作表面发射光。
4.如权利要求1所述的方法，其中光和激光是以相同波长发射的。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：根据反射激光束识别所述多个目标的图案。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括以下步骤：测量工作表面从所述位置到第二位置的漂移。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用反射光进行生成的步骤，其中提供摄影测量组件的步骤进一步通过提供用于生成工作表面的图像的单个相机来限定。
8.一种用于将激光图像投影到三维工作表面上的系统，其中工作表面包括工作表面上的多个反射目标，所述系统包括：
次级光源；摄影测量设备；处理器；激光源；以及激光传感器；其中：
次级光源朝着工作表面发射光；
摄影测量设备从所述多个反射目标中的每一个接收反射光；
处理器使用反射光来识别所述多个反射目标中的每一个的一般定位；
激光源根据一般定位来用激光束扫描所述多个反射目标中的每一个；
激光传感器从所述多个反射目标中的每一个接收反射激光束；
处理器使用反射激光束来识别所述多个反射目标中的每一个的精确定位；以及
激光源使用所述多个反射目标中的每一个的精确定位来确定将激光图像投影到工作表面上的位置。
9.如权利要求8所述的系统，所述摄影测量设备包括第一和第二相机。
10.如权利要求8所述的系统，其中处理器测量工作表面的漂移或动态移动。
11.如权利要求8所述的系统，其中当光包括间歇光闪光时。
12.如权利要求8所述的系统，其中光和激光是以相同波长发射的。
13.如权利要求8所述的系统，其中处理器根据反射激光束识别所述多个目标的图案。
14.如权利要求8所述的系统，其中处理器使用反射光来生成工作表面的图像。
CN202110342082.8A 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪 Active CN113074669B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662408944P 2016-10-17 2016-10-17
US62/408,944 2016-10-17
CN201710964912.4A CN107957237B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710964912.4A Division CN107957237B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113074669A CN113074669A (zh) 2021-07-06
CN113074669B true CN113074669B (zh) 2023-02-14

Family

ID=61765010

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710964912.4A Active CN107957237B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪
CN202110342082.8A Active CN113074669B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪
CN201710964914.3A Active CN107957652B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有动态自适应聚焦的激光投影仪

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710964912.4A Active CN107957237B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有闪光对准的激光投影仪

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710964914.3A Active CN107957652B (zh) 2016-10-17 2017-10-17 具有动态自适应聚焦的激光投影仪

Country Status (3)

Country Link
US (3) US10239178B2 (zh)
CN (3) CN107957237B (zh)
DE (3) DE102017218503B4 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10210607B1 (en) 2015-04-08 2019-02-19 Wein Holding LLC Digital projection system and method for workpiece assembly
US10239178B2 (en) * 2016-10-17 2019-03-26 Virtek Vision International, ULC Laser projector with dynamically adaptable focus
CN109141236A (zh) * 2018-08-17 2019-01-04 上海交通大学 基于振镜扫描的激光频闪三维视觉测量系统及方法
US10481379B1 (en) 2018-10-19 2019-11-19 Nanotronics Imaging, Inc. Method and system for automatically mapping fluid objects on a substrate
US11402627B2 (en) * 2018-11-19 2022-08-02 Virtek Vision International Inc. System and method for limiting laser exposure of arbitrary laser template projection
DE102018219902A1 (de) 2018-11-21 2020-05-28 Carl Zeiss Meditec Ag Anordnung und Verfahren zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit einer Facettenlinse für die Bestimmung der Topographie eines Auges
DE102020201884B4 (de) 2019-02-15 2021-12-23 Virtek Vision International Ulc Verfahren von detektieren richtiger orientierung von materialapplikation
US11345014B2 (en) 2019-02-15 2022-05-31 Virtek Vision International Inc Method of detecting proper orientation of material applique
US20210149144A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 Faro Technologies, Inc. Laser projector system
CN110763139B (zh) * 2019-11-22 2021-04-20 北京理工大学 结合可变形镜共焦定位的非球面误差干涉测量方法及系统
CN111412835B (zh) * 2020-04-14 2021-04-30 长春理工大学 一种新型激光扫描投影方法
KR102393855B1 (ko) * 2020-08-19 2022-05-04 국방과학연구소 광선 살균 로봇 및 시스템
US11828711B2 (en) 2020-10-09 2023-11-28 Virtek Vision International Inc Method and system for inspecting repair or assembly operations
DE102022204320A1 (de) 2021-05-03 2022-11-03 Virtek Vision International, Inc. Optische schablonenprojektion unter verwendung von positionsreferenz
US11828596B2 (en) * 2021-05-03 2023-11-28 Virtek Vision International Inc Optical template projection using positional reference
US20230333028A1 (en) 2022-04-14 2023-10-19 Virtek Vision International Inc Method and system for inspecting a surface with artifical intelligence assist

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2339880C (en) * 1989-02-06 2004-11-30 Stewart A. Brown Method and apparatus for precision laser surgery
JPH06137828A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Kajima Corp 障害物位置検出方法
EP1031047A1 (en) * 1997-11-13 2000-08-30 3DV Systems Ltd. Three dimension imaging by dual wavelength triangulation
SE9800665D0 (sv) * 1998-03-02 1998-03-02 Micronic Laser Systems Ab Improved method for projection printing using a micromirror SLM
US20020133144A1 (en) * 2001-03-19 2002-09-19 Ball Semiconductor, Inc. Laser irradiation mapping system
US7463368B2 (en) 2003-09-10 2008-12-09 Metris Canada Inc Laser projection system, intelligent data correction system and method
EP1682936B1 (en) 2003-09-10 2016-03-16 Nikon Metrology NV Laser projection systems and method
US8085388B2 (en) * 2005-02-01 2011-12-27 Laser Projection Technologies, Inc. Laser radar projection with object feature detection and ranging
US8082120B2 (en) 2005-03-11 2011-12-20 Creaform Inc. Hand-held self-referenced apparatus for three-dimensional scanning
ATE518113T1 (de) 2005-03-11 2011-08-15 Creaform Inc Selbstreferenziertes system und vorrichtung zum dreidimensionalen scannen
US7488107B2 (en) * 2005-08-18 2009-02-10 General Electric Company Method and apparatus to detect and correct alignment errors in x-ray systems used to generate 3D volumetric images
JP2007114071A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Omron Corp 三次元形状計測装置、プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び三次元形状計測方法
US7480037B2 (en) 2005-12-02 2009-01-20 The Boeing Company System for projecting flaws and inspection locations and associated method
CN101178544A (zh) * 2006-04-12 2008-05-14 富士胶片株式会社 对准单元及使用该对准单元的图像记录装置
US7587258B2 (en) 2006-05-10 2009-09-08 The Boeing Company Merged laser and photogrammetry measurement using precise camera placement
US20070269098A1 (en) 2006-05-19 2007-11-22 Marsh Bobby J Combination laser and photogrammetry target
US7626692B2 (en) 2006-12-18 2009-12-01 The Boeing Company Automated imaging of part inconsistencies
JP5017079B2 (ja) * 2007-01-26 2012-09-05 株式会社トプコン 光画像計測装置
JP2009193008A (ja) 2008-02-18 2009-08-27 Sharp Corp 画像表示装置
JP5072688B2 (ja) * 2008-04-02 2012-11-14 キヤノン株式会社 走査型撮像装置
US8094921B2 (en) 2008-04-15 2012-01-10 The Boeing Company Method and system for remote rework imaging for part inconsistencies
US9304305B1 (en) * 2008-04-30 2016-04-05 Arete Associates Electrooptical sensor technology with actively controllable optics, for imaging
DE102008041821A1 (de) * 2008-09-04 2010-03-11 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Videoadapter für eine Mikroskopkamera
CA2686904C (en) 2009-12-02 2012-04-24 Creaform Inc. Hand-held self-referenced apparatus for three-dimensional scanning
JP2011209064A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Fuji Xerox Co Ltd 物品認識装置及びこれを用いた物品処理装置
US9377885B2 (en) 2010-04-21 2016-06-28 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker
KR101162439B1 (ko) * 2010-05-20 2012-07-04 임용근 3차원 스캐너용 측정 장치
US9204129B2 (en) * 2010-09-15 2015-12-01 Perceptron, Inc. Non-contact sensing system having MEMS-based light source
US8358333B2 (en) * 2011-03-04 2013-01-22 The Boeing Company Photogrammetry measurement system
US9686532B2 (en) 2011-04-15 2017-06-20 Faro Technologies, Inc. System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
CN102353346B (zh) * 2011-06-23 2013-05-08 东华大学 自动寻边激光切割机ccd安装垂直度的检测方法和系统
DE102011079985A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Osram Ag Projektionsvorrichtung
EP2602641B1 (de) 2011-12-06 2014-02-26 Leica Geosystems AG Lasertracker mit positionssensitiven Detektoren zur Suche eines Ziels
US8780361B2 (en) * 2012-02-03 2014-07-15 The Boeing Company Apparatus and method for calibrating laser projection system
JP6127366B2 (ja) * 2012-03-07 2017-05-17 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法
US9200899B2 (en) * 2012-03-22 2015-12-01 Virtek Vision International, Inc. Laser projection system and method
US9245062B2 (en) * 2012-03-22 2016-01-26 Virtek Vision International Inc. Laser projection system using variable part alignment
US20130329012A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Liberty Reach Inc. 3-d imaging and processing system including at least one 3-d or depth sensor which is continually calibrated during use
GB2517880B (en) * 2012-06-11 2018-07-11 Faro Tech Inc Coordinate measurement machines with removable accessories
CN102997771B (zh) * 2012-12-04 2015-06-17 二重集团（德阳）重型装备股份有限公司 数字摄影测量系统的基准尺长度标定方法
CN103115566B (zh) * 2013-01-21 2015-09-09 苏州富强科技有限公司 一种线激光和影像检测装置
DE102013201061A1 (de) * 2013-01-23 2014-07-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen räumlicher Koordinaten von Oberflächen makroskopischer Objekte
US9881383B2 (en) 2013-01-28 2018-01-30 Virtek Vision International Ulc Laser projection system with motion compensation and method
DE102014003348B4 (de) * 2013-03-08 2019-05-23 Virtek Vision International Ulc Galvanometer-Abtastkamera mit variablem Fokus und Verfahren
US9121692B2 (en) 2013-03-13 2015-09-01 Trimble Navigation Limited Method and apparatus for projection of BIM information
US9491448B2 (en) 2013-04-01 2016-11-08 The Boeing Company Laser videogrammetry
JP6171502B2 (ja) * 2013-04-04 2017-08-02 船井電機株式会社 プロジェクタおよびプロジェクタ機能を有する電子機器
EP3030384A1 (en) 2013-08-06 2016-06-15 Laser Projection Technologies, Inc. Virtual laser projection system and method
DE102013114707A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 EXTEND3D GmbH Verfahren zur Durchführung und Kontrolle eines Bearbeitungsschritts an einem Werkstück
US9606235B2 (en) 2014-01-16 2017-03-28 The Boeing Company Laser metrology system and method
CN104199257B (zh) * 2014-08-26 2016-08-24 合肥芯硕半导体有限公司 一种精密定位平台绝对定位精度的测量及补偿方法
EP3045936A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-20 XenomatiX BVBA Surround sensing system with telecentric optics
EP3250946A4 (en) * 2015-01-30 2018-07-11 Adcole Corporation Optical three dimensional scanners and methods of use thereof
US10359277B2 (en) * 2015-02-13 2019-07-23 Carnegie Mellon University Imaging system with synchronized dynamic control of directable beam light source and reconfigurably masked photo-sensor
WO2017165793A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Thorlabs, Inc. Mems tunable vcsel powered swept source oct for 3d metrology applications
US10414048B2 (en) * 2016-09-14 2019-09-17 Faro Technologies, Inc. Noncontact safety sensor and method of operation
US10239178B2 (en) * 2016-10-17 2019-03-26 Virtek Vision International, ULC Laser projector with dynamically adaptable focus

Also Published As

Publication number Publication date
CN107957652A (zh) 2018-04-24
US20180104789A1 (en) 2018-04-19
CN107957652B (zh) 2021-08-20
DE102017012309B3 (de) 2021-04-08
DE102017218505A1 (de) 2018-04-19
DE102017218503B4 (de) 2022-09-22
US10239178B2 (en) 2019-03-26
DE102017218503A1 (de) 2018-04-19
CN107957237A (zh) 2018-04-24
US20180109770A1 (en) 2018-04-19
US10052734B2 (en) 2018-08-21
US20180104788A1 (en) 2018-04-19
CN107957237B (zh) 2021-04-20
US10799998B2 (en) 2020-10-13
CN113074669A (zh) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113074669B (zh) 具有闪光对准的激光投影仪
EP1739391B1 (en) Image obtaining apparatus
US9967545B2 (en) System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurment devices
KR20130085434A (ko) 로봇식 측량 기계 및 오토콜리메이션 타겟을 포함하는 측량 기계의 망원경의 자동화된 오토콜리메이션을 위한 방법
US6291817B1 (en) Moire apparatus having projection optical system and observation optical system which have optical axes parallel to each other
US20150085108A1 (en) Lasergrammetry system and methods
JP2017520755A (ja) ３ｄ粗レーザスキャナ
JP2001189342A (ja) ボンディング装置およびボンディング方法
KR102270254B1 (ko) 타겟의 초기 위치 감지 기능을 구비한 다변측량 레이저 추적 장치 및 추적 방법
US9506746B2 (en) Device for determining the location of mechanical elements
ES2807595T3 (es) Sistema y método para procesamiento con láser
US4760269A (en) Method and apparatus for measuring distance to an object
CN116105600B (zh) 基于双目相机的瞄准目标的方法、处理装置及激光跟踪仪
EP3591465A2 (en) Handheld three dimensional scanner with autofocus or autoaperture
KR20150136036A (ko) 3차원 스캐닝 방법 및 스캐너 장치
US11252386B1 (en) Structured-light scanning system and method
KR20190029276A (ko) 이동식 협업 로봇
JP2892440B2 (ja) 変位センサ
US20200080838A1 (en) Apparatus and method for measuring three-dimensional shape
JP2002072058A (ja) カメラの調整装置及びその調整方法
KR20030089542A (ko) 다차원 물체 측정 시스템
JPH08304014A (ja) 測距ユニットの発光素子及び受光素子の位置調整装置
KR20160134121A (ko) 부품 실장기의 카메라 모듈
KR20030089543A (ko) 다차원 물체 측정방법
JPH09178436A (ja) 三次元計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221110

Address after: Ontario

Applicant after: Virtek Vision International ULC

Address before: Ontario

Applicant before: Virtek Vision International ULC

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant