CN213021466U - 一种3d成像检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D成像检测系统，其中，包括工作台；MicroLED模块、第一透镜、第二透镜、图像采集模块和控制终端；第二透镜位于被测物体上方，图像采集模块位于第二透镜上方，第一透镜与被测物体呈预设角度，MicroLED模块与第一透镜和被测物体位于同一直线上，控制终端分别与MicroLED模块和图像采集模块相连接。通过第一透镜将MicroLED模块发出的光线汇聚到被测物体表面形成投影；进而第二透镜接收被测物体的反射光线并汇集到所述图像采集模块；最后图像采集模块将被测物体的图像信息传输到控制终端，以此重构被测物体的3D图像并进行检测。本实用新型实施方式提供的3D成像检测系统具有较高的检测精度和高解析度的3D能力以及更长的使用寿命。

Description

一种3D成像检测系统

技术领域

本实用新型涉及3D检测技术领域，特别涉及一种3D成像检测系统。

背景技术

目前的3D检测技术的投影光源包括激光器光源。其中激光器光源的激光三角反射式的原理为：激光线被放大形成一条激光线投射到被测物体表面上，反射光透过高质量光学系统，被投射到成像矩阵上，经过计算得到传感器到被测表面的距离(Z轴)和沿着激光线的位置信息(X轴)。移动被测物体或轮廓仪探头，就可以得到一组三维测量值。但由于激光线的不稳定性导致出现一致性差的问题，进而影响检测精度。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种3D成像检测系统，旨在解决现有技术中激光器光源检测精度低的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种3D成像检测系统，包括工作台；设置在所述工作台上的：MicroLED模块、第一透镜、第二透镜、图像采集模块和控制终端；所述第二透镜位于被测物体上方，所述图像采集模块位于所述第二透镜上方，所述第一透镜与被测物体呈预设角度，所述MicroLED模块与所述第一透镜和被测物体位于同一直线上，所述控制终端分别与所述MicroLED模块和图像采集模块相连接。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述所述MicroLED模块上设置有若干个MicroLED芯片。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述MicroLED芯片呈阵列排布。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述MicroLED模块的摆放位置与所述被测物体的结构特征相对应。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述第一透镜为汇聚透镜，所述第一透镜用于将所述MicroLED模块发出的光线投射至被测物体上。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述第二透镜为成像透镜，所述第二透镜用于接收被测物体的反射光线，并汇集到所述图像采集模块。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述图像采集模块为CCD相机或CMOS相机。

作为进一步的改进技术方案，所述的3D成像检测系统中，所述第二透镜的尺寸大于所述被测物体的尺寸。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施方式提供的3D成像检测系统包括：包括工作台；设置在工作台上的：MicroLED模块、第一透镜、第二透镜、图像采集模块和控制终端；第二透镜位于被测物体上方，图像采集模块位于第二透镜上方，第一透镜与被测物体呈预设角度，MicroLED模块与第一透镜和被测物体位于同一直线上，控制终端分别与所述MicroLED模块和图像采集模块相连接。通过第一透镜将MicroLED模块发出的光线汇聚到被测物体表面形成投影；进而第二透镜接收被测物体的反射光线并汇集到所述图像采集模块；最后图像采集模块将被测物体的图像信息传输到控制终端，以此重构被测物体的3D图像并进行检测。本实用新型实施方式提供的3D成像检测系统可对出光的光线实现精确控制，可有效提高检测精度，同时具有高解析度的3D能力以及更长的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种3D成像检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种3D成像检测系统的工作原理图。

图中：100、工作台；200、MicroLED模块；300、第一透镜；400、第二透镜；500、图像采集模块；600、被测物体；700、控制终端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例：

请一并参阅图1和图2，图1为本实用新型提供的一种3D成像检测系统的结构示意图；图2为本实用新型提供的一种3D成像检测系统的工作原理图。其中，所述3D成像检测系统包括工作台100；设置在所述工作台100上的：MicroLED模块200、第一透镜300、第二透镜400、图像采集模块500和控制终端700；所述第二透镜400位于被测物体600上方，所述图像采集模块500位于所述第二透镜400上方并与所述第二透镜400相连接，所述第一透镜300与被测物体600呈预设角度，所述MicroLED模块200与所述第一透镜300和被测物体600位于同一直线上，所述控制终端700分别与所述MicroLED模块200和所述图像采集模块500相连接。

在本实用新型实施例中，所述MicroLED模块200上设置有若干个MicroLED芯片(图中未示出)，所述控制终端700可以是计算机。所述第一透镜300用于将所述MicroLED模块200的发出的光线汇聚到被测物体600表面形成投影；所述第二透镜400用于接收被测物体600的反射光线并汇集到所述图像采集模块500的成像面上；所述图像采集模块500用于将图像信息传输到控制终端700，以此重构被测物体600的3D图像并进行检测。举例说明，例如被测物体600为体积微小的半导体时，如采用传统投影光源中的激光器光源照射半导体时，由于激光器光源并不能像MicroLED模块对每个MicroLED芯片放光亮度的精确控制，因此激光器光源不能保证照射精度。而相比较传统投影光源中的激光器光源，本实用新型提供的MicroLED模块200具有更稳定的光线，且可对MicroLED模块200中各个MicroLED芯片的出光进行控制，因此具有更高的检测精度。应理解的是，对于所述控制终端700重构被测物体600的3D图像的步骤为现有技术，故在此不做赘述。

需要说明的是，所述MicroLED模块200的位置应与被测物体600的位置变化而改变，以适应不同的检测需求。同时并进行打光测试寻找最佳投影角度来确定所述MicroLED模块200的最佳位置。所述MicroLED模块200上的MicroLED芯片的数量也根据被测物特征与控制终端700的算法识别方式进行设计，以达到更好的3D图像重塑。

同时，由于MicroLED将传统的无机LED阵列微小化，每个尺寸在10微米尺寸的LED像素点均可以被独立的定址、点亮。另外，MicroLED的显示方式十分直接，将10微米尺度的LED芯片连接到TFT驱动基板上，从而实现对每个芯片放光亮度的精确控制，进而实现图像显示。因此选用MicroLED作为投影光源的3D成像检测系统可具有高解析度3D检测能力。

值得一提的是，目前的3D检测技术的投影光源还包括搭配光栅或者图案进行投影的两种组件光源。具体的，光栅或图案测量原理：采用白光将正弦光栅或者图案投影到被检测物体面上，图像发生变形，通过相机捕获条纹的灰度值变化，结合相移动技术，可通过三角量测原理计算出被测物体600表面的空间坐标。但该检测方式需两种器件搭配使用，因此在结构上相对复杂。

而本实用新型相比较搭配光栅或者图案进行投影的两种组件光源，MicroLED模块200支持更灵活的工作距离和视野，同时结构相比搭配光栅或者图案进行投影的两种组件光源的结构更加简单。因此本实用新型提供的3D成像检测系统可应用于空间受限场所的3D数据测量，满足产品小型化的需求。

可选的，所述MicroLED芯片呈阵列排布。具体的，所述MicroLED芯片呈矩形阵列排布或圆形阵列排布或者是三角阵列排布。通过将MicroLED芯片采用阵列排布，使得MicroLED模块200上的各个MicroLED芯片出光角度一致性，MicroLED模块200发出的光线更加均匀，从而便于第一透镜300对被测物体600的投影。

进一步地，所述MicroLED模块200的摆放位置与所述被测物体600的结构特征相对应。举例说明，当所述被测物体600的侧面为平面时，为便于投射到被测物体600上的光线尽量反射到第二透镜400中，所述MicroLED模块200的轴线与所述被测物体600的轴线之间的夹角应尽量小，这样从MicroLED模块200经第一透镜300投射到被测物体600上的光线在反射到第二透镜400时的反射角度较小，能较好的反射到第二透镜400中，确保被测物体600能准确的成像。因此，根据不同的物体的结构特征来将MicroLED模块200进行不同位置的摆放。

具体的，所述第一透镜300为汇聚透镜，所述第一透镜300用于将所述MicroLED模块200发出的光线投射至被测物体600上。应理解的是，本实用新型对于第一透镜300的类型或材质不做限定。在实际使用时，所述第一透镜300的大小应根据实际需求进行更改。例如被检测物的体积微小则需设计较小的第一透镜300将投影光线缩小照到被测物体600的表面，而当被检测物较大时，则需设计较大的第一透镜300将投影光线放大照到被测物体600的表面。

其中，所述图像采集模块500为CCD相机或CMOS相机，在实际使用时，需根据视野所需大小，工作距离长度进行选型搭配不同类型的相机。

更具体的，所述第二透镜400为成像透镜，所述第二透镜400用于接收被测物体600的反射光线，并汇集到所述图像采集模块500。可选的，所述第二透镜400的尺寸大于所述被测物体600的尺寸。当然，所述第二透镜400作为成像透镜在实际使用时应搭配所述图像采集模块500来进行选型使用。

下面结合上述具体结构对本实用新型的工作原理作进一步描述：

通过第一透镜300将所述MicroLED模块200发出的光线汇聚到被测物体600的表面形成投影，进而所述第二透镜400接收被测物体600的反射光线并汇集到所述图像采集模块500的成像面上。最后，所述图像采集模块500将图像信息传输到控制终端700，由所述控制终端700重构被测物体600的3D图像并进行检测。

综上所述，本实用新型提供了一种3D成像检测系统，其中，包括工作台；设置在工作台上的：MicroLED模块、第一透镜、第二透镜、图像采集模块和控制终端；第二透镜位于被测物体上方，图像采集模块位于第二透镜上方，第一透镜与被测物体呈预设角度，MicroLED模块与第一透镜和被测物体位于同一直线上，控制终端分别与所述MicroLED模块和图像采集模块相连接。通过第一透镜将MicroLED模块发出的光线汇聚到被测物体表面形成投影；进而第二透镜接收被测物体的反射光线并汇集到所述图像采集模块；最后图像采集模块将被测物体的图像信息传输到控制终端，以此重构被测物体的3D图像并进行检测。本实用新型实施方式提供的3D成像检测系统可对出光的光线实现精确控制，可有效提高检测精度，同时具有高解析度的3D能力以及更长的使用寿命。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的方案后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims (8)

1.一种3D成像检测系统，包括工作台，其特征在于，还包括设置在所述工作台上的：MicroLED模块、第一透镜、第二透镜、图像采集模块和控制终端；所述第二透镜位于被测物体上方，所述图像采集模块位于所述第二透镜上方，所述第一透镜与被测物体呈预设角度，所述MicroLED模块与所述第一透镜和被测物体位于同一直线上，所述控制终端分别与所述MicroLED模块和图像采集模块相连接。

2.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述MicroLED模块上设置有若干个MicroLED芯片。

3.根据权利要求2所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述MicroLED芯片呈阵列排布。

4.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述MicroLED模块的摆放位置与所述被测物体的结构特征相对应。

5.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述第一透镜为汇聚透镜，所述第一透镜用于将所述MicroLED模块发出的光线投射至被测物体上。

6.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述第二透镜为成像透镜，所述第二透镜用于接收被测物体的反射光线，并汇集到所述图像采集模块。

7.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述图像采集模块为CCD相机或CMOS相机。

8.根据权利要求1所述的3D成像检测系统，其特征在于，所述第二透镜的尺寸大于所述被测物体的尺寸。

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