CN217179516U - 基于微透镜阵列的光投射器、深度相机以及物品拣选系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于微透镜阵列的光投射器、深度相机以及物品拣选系统，包括：光源，用于投射线性激光阵列；微透镜阵列，设置于光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光；微透镜阵列包括多个微透镜，微透镜呈随机分布或伪随机分布，通过微透镜对线性激光阵列进行汇聚投射出点阵结构光。本实用新型中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将光源投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成线性激光阵列，通过微透镜阵列出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，提高了深度相机的分辨率。

Description

基于微透镜阵列的光投射器、深度相机以及物品拣选系统

技术领域

本实用新型涉及深度传感，具体地，涉及一种基于微透镜阵列的光投射器、深度相机以及物品拣选系统。

背景技术

近年来，随着电子产业的不断发展，具有深度传感功能的3D摄像头日渐受到消费电子界的重视。目前比较成熟的深度测量方法是结构光方案，即将特定的结构光图案投影在物体上，然后通过图案的形变或位移计算物体不同位置的深度。

基于结构光的三维成像需要主动去投射结构光到被测物体上，通过结构光的变形来确定被测物的尺寸参数，因此叫做主动三维测量。结构光的类型就分为很多种，包括点结构光，线结构光、面结构光以及编码光学图案等。结构光投射到待测物表面后被待测物的进行高度调制，被调制的结构光经摄像系统采集，传送至计算机内分析计算后可得出被测物的三维面形数据。

应用广泛的条纹投影技术实际上属于广义上的面结构光，其主要原理具体为，所述线激光器发射线性激光；所述线性激光经扫描振镜反射，投射到目标物体表面，而激光随着扫描振镜的转动而实现角度的偏转，从而完成对物体表面的扫描，在物体表面形成条纹状的预设图案。利用CCD相机拍摄条纹受物体调制的弯曲程度，解调该弯曲条纹得到相位，再将相位转化为全场的高度。

条纹投影结构光常应用在一些工业抓取的应用场景中，在工业抓取的应用场景中需要实现待抓取物的快速成像，而通过扫描振镜反射进行条纹投射的效率偏低，不利于降低每次抓取的用时，导致抓取的效率较低，且通过扫描振镜反射投射的结构光的条纹密度受扫描振镜的转动速度的影响，很难进一步提高条纹密度，进而无法提高深度相机的分辨率。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于微透镜阵列的光投射器、深度相机以及物品拣选系统。

根据本实用新型提供的基于微透镜阵列的光投射器，包括：

光源，用于投射线性激光阵列；

微透镜阵列，设置于所述光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光；

所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜呈随机分布或伪随机分布，通过所述微透镜对线性激光阵列进行汇聚投射出所述点阵结构光。

优选地，所述光源包括沿光路顺次设置的激光器、转镜和驱动电机；

线性激光器，用于投射线性激光；

转镜，设置于所述线性激光器的出光侧，包括多个光反射面，多个所述光反射面沿周向依次排列，用于接收所述线性激光并通过所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上；

驱动电机，用于驱动所述转镜旋转，以使所述光反射面能够将所述线性激光反射至所述目标物体上形成线性激光阵列。

优选地，所述微透镜阵列包括第一微透镜组和第二微透镜组；

所述第一微透镜组和所述第二微透镜组均包括呈矩阵排列的多个微透镜；

所述第一微透镜组相对于所述第二微透镜组偏移，以使所述第一微透镜组和所述第二微透镜组中的微透镜整体呈伪随机分布。

优选地，所述线性激光器包括沿光路顺次设置的激光器、准直透镜和鲍威尔棱镜；

所述激光器，用于投射激光光束；

所述准直透镜，设置在所述激光器的出光侧，用于对所述激光光束进行准直；

所述鲍威尔棱镜，设置在所述准直透镜的出光侧，用于接收准直后的所述激光光束，并出射所述线性激光。

优选地，所述转镜包括棱柱结构；

所述棱柱结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机，用于驱动所述转镜沿所述棱柱结构的中轴线360°无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。

优选地，所述转镜与所述驱动电机可拆卸连接；

所述转镜的数量为多个，多个所述转镜中形成多个转镜组，不同转镜组中转镜的侧棱数量不同；

所述转镜投射线性激光阵列的FOV随所述转镜的侧棱数量增加而缩小。

优选地，所述转镜包括双面镜结构；

所述双面镜结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机，用于驱动沿所述双面镜结构沿高度方向的中轴线360°无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。

根据本实用新型提供的深度相机，包括所述的光投射器，还包括相机模块和处理器模块；

所述光投射器，用于向目标物体投射点阵结构光；

所述相机模块，用于接收所述目标物体反射后的所述点阵结构光生成第一点阵图像；

所述处理器模块，用于根据所述第一点阵图像生成第一深度图像。

根据本实用新型提供的深度相机，包括所述的光投射器，还包括双目传感模块；

所述光投射器，用于向目标物体投射点阵结构光；

所述双目传感模块，用于接收所述目标物体反射后的所述点阵结构光生成第二点阵图像和第三点阵图像，进而根据所述第二点阵图像和所述第三点阵图像中各像素的视差生成第二深度图像。

根据本实用新型提供的物品拣选系统，包括所述的深度相机，还包括：

第一单元、第二单元，用于储放或/和运输物料；

所述深度相机，其视觉扫描区域至少涵盖所述物料的储放或运输的第一单元，用于对所述物料进行视觉扫描，采集所述物料的目标深度图像，并根据所述目标深度图像生成物料的位姿信息；

机器人单元，与所述深度相机通信连接，用于接收所述位姿态信息，并根据所述位姿信息以相应的抓取姿态抓取物料后移送至第二单元。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将线性激光器投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成线性激光阵列，进而通过微透镜阵列出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿；

本实用新型中通过转镜带动多个光反射面的转动实现将线性激光器投射的线性激光反射至微透镜阵列上形成条纹状结构光，而不是像扫描振镜每次进行线性激光的反射后需要先复位再偏转至一定角度后才能够再次进行线性激光的反射，节省了条纹状结构光投射的时间，提高了深度相机的成像速度，便于应用在工业抓取的应用场景中快速获得待抓取物品的位姿以加快抓取的节奏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例中基于微透镜阵列的光投射器的原理示意图；

图2为本实用新型实施例中基于转镜的光投射器的原理示意图；

图3为本实用新型实施例中微透镜阵列的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中驱动电机驱动转镜旋转的示意图；

图5为本实用新型实施例中线性激光器的光路示意图；

图6为本实用新型变形例中基于转镜的光投射器的原理示意图；

图7为本实用新型实施例中基于微透镜阵列的光投射器的电路原理示意图；

图8为本实用新型实施例中基于双目的深度相机工作原理示意图；

图9为本实用新型实施例中基于结构光的深度相机工作原理示意图；

图10为本实用新型实施例中物品拣选系统的结构示意图。

图中：

1为线性激光器；2为转镜；3为微透镜阵列；301为微透镜；4为投影光学元件；5为驱动电机；6为目标物体；101为激光器；102为准直透镜；103为鲍威尔棱镜；11为第一相机；12为光投射器；13为第二相机；14为处理器模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1为本实用新型实施例中基于微透镜阵列的光投射器的原理示意图，如图1所示，本实用新型提供的基于微透镜阵列的光投射器，包括：

光源，用于投射线性激光阵列；

微透镜阵列3，设置于所述光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光；

所述微透镜阵列3包括多个微透镜，所述微透镜呈随机分布或伪随机分布，通过所述微透镜对线性激光阵列进行汇聚投射出所述点阵结构光；

投影光学元件4，设置在所述微透镜阵列3的出光侧，用于接收所述点阵结构光并将点阵结构光投射于目标物体上。

所述微透镜阵列3包括一透明的基体和设置于所述基体上的多个微透镜，所述基体是由一透光材料制成，优选为高纯度，低反射率，低热膨胀系数的石英玻璃。

在本实用新型实施例中，如图2所示，所述线性激光器1包括沿光路顺次设置的激光器1、转镜2和驱动电机5；

线性激光器1，用于投射线性激光；

转镜2，设置于所述线性激光器1的出光侧，包括多个光反射面，多个所述光反射面沿周向顺次排列，用于接收所述线性激光并通过所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体6上；

驱动电机5，用于驱动所述转镜2旋转，以使所述光反射面能够将所述线性激光反射至所述目标物体6上形成线性激光阵列。

本实用新型实施例中，通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至目标物体6上形成线性激光阵列，进而微透镜阵列3出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿。通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至微透镜阵列3目标物体6上形成线性激光阵列，而不是像扫描振镜每次进行线性激光的反射后需要先复位再偏转至一定角度后才能够再次进行线性激光的反射，节省了线性激光阵列投射的时间，提高了相机1的成像速度，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿以加速抓取的节奏。

由于VCSEL激光器在驱动电流较大时容易发热，因此，其输出光功率会随驱动电流的增大而减小，总的光功率输出很难超过1W，分散到各个光斑点的功率较低。而边缘发射激光器和半导体激光器的输出光功率会随驱动电流的增大而增大，其最大的峰值输出光功率可以达到几十W，因此很容易达到几W的输出光功率，如2W，而通过转镜2将边缘发射激光器和半导体激光器的输出的线性激光依次打满整个目标物体6表面，每次反射输出的线性激光的光功率均为2W，则会显著大于VCSEL激光器中单个光斑的光功率。

所述微透镜阵列3能够形成更为密集的结构光点阵图案。且能够确保所述图案结构的尺寸和形状符合设计要求，以能够使所述相机模组接收到目标物体6反射的所述结构光图案时能够更加精确地被识别，进而提高对所述目标物体6的三维特征信息获取的精确度，以提高深度成像质量。

图3为本实用新型实施例中微透镜阵列的结构示意图，如图3所示，所述微透镜阵列3包括基体以及在所述基体上设置的微透镜301；

所述微透镜阵列包括第一微透镜组和第二微透镜组；

所述第一微透镜组和所述第二微透镜组均包括呈矩阵排列的多个微透镜；

所述第一微透镜组相对于所述第二微透镜组偏移，以使所述第一微透镜组和所述第二微透镜组中的微透镜301整体呈伪随机分布。

所述微透镜阵列3中的各微透镜的中心随机分布或者规律分布，并且各微透镜的曲面随机分布或者以相同曲面布置。任意相邻的两个所述微透镜之间的间距为1μm-100μm之间。所述微透镜由连续面型的曲面构成，所述连续面型的曲面包括：凸面曲面，凹面曲面和波浪形曲面。

所述微透镜为球面或者非球面微透镜。所述微透镜的曲率半径R为3μm-300μm。所述基体为硬质玻璃或者软质塑料。所述微透镜阵列3的厚度为0.01-0.1mm。

图4为本实用新型实施例中驱动电机驱动转镜旋转的示意图，如图2所示，所述转镜2在高速驱动电机5的驱动下旋转，所述转镜2将线性激光器1输出的线性激光进行反射，然后投射到被测物体表面；由于所述转镜2在旋转过程中线性激光在光反射面上的入射位置发生变化，使的线性激光扫描过整个被测物体表面，在被测物体表面形成线性激光阵列；

图5为本实用新型实施例中线性激光器的一种光路示意图，如图5所示，所述线性激光器1包括沿光路顺次设置的激光器101、准直透镜102和鲍威尔棱镜103；

所述激光器101，用于投射激光光束；

所述准直透镜102，设置在所述激光器101的出光侧，用于对所述激光光束进行准直；

所述鲍威尔棱镜103，设置在所述准直透镜102的出光侧，用于接收准直后的所述激光光束，并出射所述线性激光。

在本实用新型一实施例中，所述激光器101采用半导体激光器或边发射激光器。实际测量中，由于常见的测量物体对红光的吸收较少，所以选择波长为650nm的红光激光为光源。由于高的激光功率可以使投射的格雷码图像更加明显，但是图案投射的速度过快会导致光的强度积累不足，造成格线性激光阵列被背景光线淹没或者信噪比太低条纹不清晰的现象，综合考虑成像清晰度和测量速度最终选择50-80mW的激光器。

在本实用新型一实施例中，所述激光器101采用半导体激光器，利用PWM调制激光器101的开断实现激光频闪，在转镜3的协同工作下，产生格雷码编码的条纹状结构光。半导体激光器的调制频率高达200MHz足以满足测量设备的频闪成像需求。

所述鲍威尔棱镜103能够将椭圆状的平行激光光束整形成具有一定线宽的线性激光，所述鲍威尔棱镜103的前端屋脊与所述准直透镜102的长轴方向垂直，所述激光器101、所述准直透镜102以及所述鲍威尔棱镜103的几何中心位于同一光轴直线上。

所述激光器101位于准直透镜102的前焦点位置，从而实现激光发出光线的准直；准直透镜102与鲍威尔棱镜103的间距为6～20mm，优选为10至12mm，需要说明的是，准直透镜102与鲍威尔棱镜103之间的间距可根据实际需要进行设计。

在本实用新型实施例中，所述转镜2包括棱柱结构；

所述棱柱结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机5，用于驱动所述转镜2沿所述棱柱结构的中轴线转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体6上形成一组线性激光阵列。

所述棱柱结构可以为等边三棱柱、等边四棱柱、等边五棱柱、等边六棱柱、等边六棱柱、等边七棱柱以及等边八棱柱等的任意棱柱结构，其中优选为等边八棱柱。

所述转镜2的转速范围为l000至10000转每分钟，假设转镜2有八个面，则可以将这个转速变化范围转化为光反射面的变化频率是8K到80K次每分钟,换算成频率也就是133.33Hz到1333.33Hz。而扫描振镜的频率则是要求＜100Hz,可见转镜2的频率远大于扫描振镜的频率。随着所述转镜2的转速增快，所述线性激光阵列无限接近于面光。

在本实用新型一实施例中，所述转镜2与所述驱动电机5可拆卸连接；

所述转镜2的数量为多个，多个所述转镜2中形成多个转镜组，不同转镜组中转镜2的侧棱数量不同；

每一所述转镜组至少具有一个转镜2。

所述转镜2投射线性激光阵列的FOV随所述转镜2的侧棱数量增加而缩小。

因此在该实施例中，能够便于进行线性激光阵列的FOV的调整，能够通过更换转镜2，来实现不同FOV的应用场景。

图6为本实用新型变形例中基于转镜的光投射器的原理示意图，如图6所示，所述转镜2包括双面镜结构；

所述双面镜结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机5，用于驱动沿所述双面镜结构沿高度方向的中轴线转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体6上形成一组线性激光阵列。

每一所述光反射面均为形状和尺寸均相同的平面。

即通过双面镜沿高度方向的中轴线转动，实现通过两个光反射面交替进行线性激光的反射，实现两组线性激光阵列的投射。

图7为本实用新型实施例中基于微透镜阵列的光投射器的电路原理示意图，如图7所示，PC作为上位机，通过串口与FPGA进行通信，给FPGA发送指令，通过FPGA同步给线性激光器1、转镜2以及相机发送信号，线性激光器1投射频闪的线性激光，因此随着转镜2的转动会在待测物体表面形成明暗相间的条纹，微透镜阵列3接收所述线性激光阵列并根投射点阵结构光图案，而相机则由电平上升沿出发拍照，设置合理曝光时间使其覆盖一次线性激光的投射及反射过程，完成一张拍照过程，FPGA会发出的一系列连续信号控制实现多张不同条纹结构照片的拍摄，以完成一次成像。

图8为本实用新型实施例中基于双目的深度相机工作原理示意图，如图8所示，本实用新型提供的深度相机，包括所述的光投射器12，还包括双目传感模块；

所述光投射器12，用于向目标物体6投射点阵结构光；

所述双目传感模块，用于接收所述目标物体6反射后的所述点阵结构光生成第一点阵图像和第二点阵图像，进而根据所述第一点阵图像和所述第二点阵图像中各像素的视差生成深度图像。

在本实用新型实施例中，所述双目传感模块13包括第一相机11、第二相机13以及处理器模块14，且所述第一相机11和所述第二相机13固定连接。具体地，所述第一相机11和所述第二相机13可以通过刚性结构固定连接，也可以采用其他方式实现所述固定连接，具体方式此处不做限制。本实用新型实施例中，所述第一相机11和所述第二相机13的内部参数和相对位置(外部参数)可以通过预先标定的方式获取。

所述第一相机11接收所述目标物体6反射后的所述点阵结构光生成第一点阵图像；所述第二相机13接收所述目标物体6反射后的所述点阵结构光生成第二点阵图像；所述处理器模块14根据所述第一点阵图像和所述第二点阵图像中各像素的视差生成深度图像。所述处理器模块14，还用于控制所述光投射器12和所述第一相机11、第二相机13同时开启或关闭；

所述处理器模块14可以是独立的专用芯片，比如专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等等，也可以包含通用处理器，比如当该深度相机被集成到如手机、电脑、物品拣选系统的控制器等智能终端中去，终端中的处理器可以作为该处理器模块14的至少一部分。

图9为本实用新型实施例中基于结构光的深度相机工作原理示意图，如图9所示，本实用新型提供的深度相机，包括所述的光投射器12，还包括相机模块1和处理器模块14；

所述光投射器12，用于向目标物体6投射点阵结构光；

所述相机模块1，用于接收所述目标物体6反射后的所述点阵结构光生成第一点阵图像；

所述处理器模块14，用于根据所述第一点阵图像生成第一深度图像。

在本实用新型实施例中，所述相机模块1包括第三相机，所述第三相机采用CMOS光传感器、CCD光传感器以及SPAD光传感器。其中优选为CMOS光传感器。其中，所述光传感器的型号选择并不限于上述光传感器，也可包括其他类型的光传感器。

如上所示，该实施例的所述深度相机在工作时，所述光投射器12内部通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至微透镜阵列3上形成线性激光阵列，进而微透镜阵列3出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿；通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至微透镜阵列3上形成线性激光阵列而不是像扫描振镜每次进行线性激光的反射后需要先复位再偏转至一定角度后才能够再次进行线性激光的反射，节省了线性激光阵列投射的时间，提高了深度相机的成像速度，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿以加速抓取的节奏。

图10为本实用新型实施例中物品拣选系统的结构示意图，如图10所示，本实用新型提供的物品拣选系统，包括所述的深度相机100，还包括：

第一单元、第二单元，用于储放或/和运输物料；

所述深度相机100，其视觉扫描区域至少涵盖所述物料的储放或运输的第一单元，用于对所述物料进行视觉扫描，采集所述物料的目标深度图像，并根据所述目标深度图像生成物料的位姿信息；

机器人单元400，与所述深度相机100通信连接，用于接收所述位姿态信息，并根据所述位姿信息以相应的抓取姿态抓取物料后移送至第二单元。

在本实用新型一实施例中，所述第一单元可以设置为储料单元200和送料单元300；

储料单元200，用于储放物料；

送料单元300，供放置并运送所述储料单元200；

所述深度相机100，其视觉扫描区域至少涵盖了被运送物料的部分运送路径，用以在被运送物料进入视觉扫描区域后对其进行视觉扫描，采集所述被运送物料的目标深度图像，并根据所述目标深度图像生成物料的位姿信息；

机器人单元400，与所述深度相机100通信连接，用于接收所述位姿态信息，并根据所述位姿信息以相应的抓取姿态抓取物料后移送至第二单位。

所述第二单位可以设置为进行条形码识别，以及对识别后的物料进行运输或存放。

如上所示，该实施例的所述物品拣选系统在工作时，所述深度相机100内部通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至微透镜阵列3上形成线性激光阵列，进而微透镜阵列3出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光，不仅能够相对于基于VCSEL阵列的结构光技术显著提高光投射功率，而且相对于振镜扫描装置能够显著的提供投射更为密集的光斑，能够提高深度相机的分辨率，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿，通过转镜2带动多个光反射面的转动实现将线性激光器1投射的线性激光反射至微透镜阵列3上形成线性激光阵列而不是像扫描振镜每次进行线性激光的反射后需要先复位再偏转至一定角度后才能够再次进行线性激光的反射，节省了线性激光阵列投射的时间，提高了深度相机100的成像速度，便于应用在工业抓取的应用场景中以准确识别被待抓取物品的位姿以加速所述物品拣选系统抓取的节奏。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，包括：

光源，用于投射线性激光阵列；

微透镜阵列，设置于所述光源的出光侧，用于接收线性激光阵列，并出射呈随机分布或伪随机分布的点阵结构光；

所述微透镜阵列包括多个微透镜，所述微透镜呈随机分布或伪随机分布，通过所述微透镜对线性激光阵列进行汇聚投射出所述点阵结构光。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述光源包括沿光路顺次设置的线性激光器、转镜和驱动电机；

线性激光器，用于投射线性激光；

转镜，设置于所述线性激光器的出光侧，包括多个光反射面，多个所述光反射面沿周向依次排列，用于接收所述线性激光并通过所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上；

驱动电机，用于驱动所述转镜旋转，以使所述光反射面能够将所述线性激光反射至所述目标物体上形成线性激光阵列。

3.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述微透镜阵列包括第一微透镜组和第二微透镜组；

所述第一微透镜组和所述第二微透镜组均包括呈矩阵排列的多个微透镜；

所述第一微透镜组相对于所述第二微透镜组偏移，以使所述第一微透镜组和所述第二微透镜组中的微透镜整体呈伪随机分布。

4.根据权利要求2所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述线性激光器包括沿光路顺次设置的激光器、准直透镜和鲍威尔棱镜；

所述激光器，用于投射激光光束；

所述准直透镜，设置在所述激光器的出光侧，用于对所述激光光束进行准直；

所述鲍威尔棱镜，设置在所述准直透镜的出光侧，用于接收准直后的所述激光光束，并出射所述线性激光。

5.根据权利要求2所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述转镜包括棱柱结构；

所述棱柱结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机，用于驱动所述转镜沿所述棱柱结构的中轴线360°无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。

6.根据权利要求4所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述转镜与所述驱动电机可拆卸连接；

所述转镜的数量为多个，多个所述转镜中形成多个转镜组，不同转镜组中转镜的侧棱数量不同；

所述转镜投射线性激光阵列的FOV随所述转镜的侧棱数量增加而缩小。

7.根据权利要求2所述的基于微透镜阵列的光投射器，其特征在于，所述转镜包括双面镜结构；

所述双面镜结构的每一侧面形成所述光反射面；

所述驱动电机，用于驱动沿所述双面镜结构沿高度方向的中轴线360°无限转动，以使每一所述光反射面将所述线性激光反射至目标物体上形成一组线性激光阵列。

8.一种深度相机，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的光投射器，还包括相机模块和处理器模块；

所述光投射器，用于向目标物体投射点阵结构光；

所述相机模块，用于接收所述目标物体反射后的所述点阵结构光生成第一点阵图像；

所述处理器模块，用于根据所述第一点阵图像生成第一深度图像。

9.一种深度相机，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的光投射器，还包括双目传感模块；

所述光投射器，用于向目标物体投射点阵结构光；

所述双目传感模块，用于接收所述目标物体反射后的所述点阵结构光生成第二点阵图像和第三点阵图像，进而根据所述第二点阵图像和所述第三点阵图像中各像素的视差生成第二深度图像。

10.一种物品拣选系统，其特征在于，包括权利要求8或9所述的深度相机，还包括：

第一单元、第二单元，用于储放或/和运输物料；

所述深度相机，其视觉扫描区域至少涵盖所述物料的储放或运输的第一单元，用于对所述物料进行视觉扫描，采集所述物料的目标深度图像，并根据所述目标深度图像生成物料的位姿信息；

机器人单元，与所述深度相机通信连接，用于接收所述位姿态信息，并根据所述位姿信息以相应的抓取姿态抓取物料后移送至第二单元。

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