CN217637931U - 光学投射器测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学投射器测试装置，包括控制处理单元；固定座，所述光学投射器设置于所述固定座上；电源，电连接所述光学投射器和所述控制处理单元；图像摄取单元，电连接所述控制处理单元；光学屏幕，设置在所述固定座与所述图像摄取单元之间；和驱动装置，与所述固定座或所述光学屏幕连接，并配置成能够受控以改变所述固定座与所述光学屏幕之间的距离。通过驱动装置受控改变固定座与光学屏幕之间的距离，进而准确改变光学投射器与光学屏幕之间的距离，由此可以精准的获取光学投射器在距光学屏幕不同距离下的投射光斑，进而提高散斑投射器质量检测的准确性。

Description

光学投射器测试装置

技术领域

本实用新型大致涉及光学器件检测技术领域，尤其是一种光学投射器测试装置。

背景技术

目前，对光学投射器进行测试的方法主要是基于光学三角法测量原理。光学投射器将一定模式的结构光投射于物体表面，在物体表面形成由被测物体表面形状所调制的光斑点三维图像，该光斑点三维图像被另一位置的摄像机探测，从而获得光斑点二维畸变图像。光斑点的畸变程度取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面轮廓高度。直观上，沿光斑点显示出的位置或偏移与物体表面高度成比例，扭结表示了平面的变化。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光斑点图像坐标便可重现物体表面三维轮廓。

当通过散斑投射器将光束投射到物体表面时，光斑的质量往往会影响到成像的效果，为了提高光斑的质量，需要将采集光斑的图案进行分析。但是目前的测试装置仅能将散斑投射器与光学幕布间的距离固定于某一值来获取散斑投射器的投射光斑，而散斑图像在不同距离下成像质量会有所不同，如果只对一个距离下散斑图像进行测试会存在片面性，检测结果的精确性较差。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

实用新型内容

本实用新型提供一种光学投射器测试装置，以解决目前的测试装置检测结构精确性较差的问题。

本实用新型提供一种光学投射器测试装置，包括：

控制处理单元；

固定座，所述光学投射器设置于所述固定座上；

电源，电连接所述光学投射器和所述控制处理单元；

图像摄取单元，电连接所述控制处理单元；

光学屏幕，设置在所述固定座与所述图像摄取单元之间；和

驱动装置，与所述固定座或所述光学屏幕连接，所述驱动装置与所述控制处理单元电连接，并配置成能够受控以改变所述固定座与所述光学屏幕之间的距离。

根据本实用新型的一个方面，所述驱动装置包括：

伺服电机；

线性模组，与所述光学屏幕垂直，并由所述伺服电机驱动，所述固定座或所述光学屏幕可活动地设置于所述线性模组上；

运动控制卡，电连接所述伺服电机和所述控制处理单元。

根据本实用新型的一个方面，所述线性模组与所述固定座之间连接有六维调节机构。

根据本实用新型的一个方面，所述六维调节机构包括俯仰调节模块；所述俯仰调节模块包括：

电缸，竖向设置；

齿条，竖向设置并连接于所述电缸的输出端；

连接架，设置于所述电缸的缸体上；

齿轮，转动连接于所述连接架并与所述齿条啮合。

根据本实用新型的一个方面，所述光学投射器测试装置还包括导轨和滑块，所述导轨与所述光学屏幕垂直，所述滑块设置在导轨上并配置成可沿所述导轨滑动，所述图像摄取单元连接于所述滑块。

根据本实用新型的一个方面，所述导轨上设有多个定位孔，所述多个定位孔沿所述导轨长度方向间隔设置，所述滑块上设置有与所述定位孔配合的定位件。

根据本实用新型的一个方面，所述图像摄取单元与所述滑块之间连接有四维调节机构，所述四维调节机构包括三维直线位移台和角位台，所述三维直线位移台连接于所述滑块，所述角位台安装于所述三维直线位移台的输出端，用于调节所述图像摄取单元的俯仰角度，所述图像摄取单元连接于所述角位台的输出端。

根据本实用新型的一个方面，所述电源为直流恒流源。

根据本实用新型的一个方面，所述光学投射器为散斑投射器。

根据本实用新型的一个方面，所述固定座上连接有第一激光器，所述光学投射器的光轴与所述第一激光器的光轴平行。

根据本实用新型的一个方面，所述图像摄取单元连接有第二激光器，所述图像摄取单元的光轴与所述第二激光器的光轴平行。

与现有技术相比，本实用新型的实施例提供了一种光学投射器测试装置，通过驱动装置受控改变固定座与光学屏幕之间的距离，进而准确改变光学投射器与光学屏幕之间的距离，由此可以精准的获取光学投射器在距光学屏幕不同距离下的投射光斑，进而提高散斑投射器质量检测的准确性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的光学投射器测试装置示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的光学投射器测试装置结构图；

图3示出了根据本实用新型的另一实施例的光学投射器测试装置示意图；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的六维调节机构示意图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的导轨与滑块连接结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的四维调节机构示意图。

图中：100、测试装置；110、控制处理单元；120、固定座；121、第一夹持部；122、第一激光器；130、电源；140、图像摄取单元；141、第二夹持部；142、第二激光器；150、光学屏幕；160、驱动装置；161、线性模组；1611、滑轨；1612、滑台；162、伺服电机；163、运动控制卡；170、六维调节机构；171、俯仰调节模块；1711、电缸；1712、齿条；1713、连接架；1714、齿轮；172、第一直线位移台；173、第二直线位移台；174、第三直线位移台；175、第一旋转台；176、第二旋转台；180、第一支架；191、导轨；192、滑块；193、定位孔；194、定位件；200、四维调节机构；201、三维直线位移台；202、角位台；210、第二支架；203、光学投射器。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的光学投射器测试装置100示意图，下面结合图1进行详细描述。

如图1所示，光学投射器测试装置100包括控制处理单元110、固定座120、电源130、图像摄取单元140、光学屏幕150和驱动装置160。

其中，控制处理单元110至少可以是计算机。固定座120用于固定光学投射器203，光学投射器203至少可以是散斑投射器。电源130用于为光学投射器203供电，电源130电连接控制处理单元110和光学投射器203；电源130至少可以是直流恒流源，采用直流恒流源为光学投射器203供电，在不触发光学投射器203保护机制的情况下，光学投射器203持续向外投射光束。光学屏幕150用于接受光学投射器203的光束投射并成像，光学屏幕150设置在图像摄取单元140与固定座120之间。图像摄取单元140与控制处理单元110电连接，用于拍摄光学屏幕150上的图像，图像摄取单元140可以是工业相机。

驱动装置160配置成能够受控制处理单元110控制，以改变固定座120与光学屏幕150之间的距离。具体的，如图1和图2所示，驱动装置160包括线性模组161、伺服电机162和运动控制卡163，其中，运动控制卡163电连接伺服电机162和控制处理单元110，线性模组161沿垂直于光学屏幕150的方向布置并由伺服电机162驱动。线性模组161包括滑轨1611、滑台1612和传动副(图中未示出)，其中，滑台1612配置成可沿滑轨1611长度方向滑动；传动副连接在滑台1612与伺服电机162之间，用于将伺服电机162输出的回转运动转化为滑台1612沿滑轨1611长度方向上的直线运动，传动副可以是带传动、链传动、滚珠丝杠传动等可以将回转运动转化为直线运动的机构，本实施例中传动副以滚珠丝杠为例，滚珠丝杠中的丝杆与伺服电机162的输出轴连接，滚珠丝杠中的螺母与滑台1612连接。

如图2所示，固定座120与滑台1612连接。控制处理单元110可以通过控制伺服电机162定向定量转动，来驱动固定座120沿滑轨1611的长度方向移动，进而准确改变光学投射器203与光学屏幕150之间的距离，使光学投射器203可以在距光学屏幕150不同的距离下向光学屏幕150投射光束。

根据本实用新型的另一个实施例，如图3所示，光学屏幕150和图像摄取单元140均与滑台1612连接。控制处理单元110可以通过控制伺服电机162定向定量转动，来驱动光学屏幕150和图像摄取单元140共同沿线性模组161的长度方向移动，进而准确改变光学投射器203与光学屏幕150之间的距离，并且在测试过程中保持光学屏幕150与图像摄取单元140之间的距离不变，使光学投射器203可以在距离光学屏幕150不同的距离下向光学屏幕150投射光束。根据本实用新型的其他实施例，图像摄取单元140与光学屏幕150固定连接，并保持距离固定，控制处理单元110可以通过控制伺服电机162定向定量转动，来驱动光学屏幕150沿线性模组161的长度方向移动，进而准确改变光学投射器203与光学屏幕150之间的距离，以提高光学投射器203的测试准确度。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图4所示，固定座120安装在六维调节机构170上，利用六维调节机构170可以对固定座120和安装在固定座120上的光学投射器203的六个自由度进行调节，进而便于将光学投射器203的光轴与光学屏幕150调整到垂直，便于将光学投射器203的光轴与图像摄取单元140的光轴调整到同轴。其中，六个自由度分别是沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向移动的自由度和绕X、Y、Z三个直角坐标轴转动的自由度。

如图4所示，六维调节机构170包括俯仰调节模块171、三个直线位移台和两个旋转台。其中，直线位移台至少可以采用手动位移台或者电动位移台，为方便区分，三个直线位移台分别称为第一直线位移台172、第二直线位移台173和第三直线位移台174。旋转台至少可以采用手动旋转台或者电动旋转台，为方便区分，两个旋转台分别称为第一旋转台175和第二旋转台176。俯仰调节模块171包括电缸1711、齿条1712、连接架1713和齿轮1714，电缸1711沿竖直方向设置，齿条1712沿竖直方向设置并且与电缸1711的输出端固定连接；连接架1713包括两个连接板，两个连接板分别固定连接在电缸1711缸体相对的两侧；齿轮1714设置在两个连接板之间，并通过转轴与连接板转动连接，齿轮1714与齿条1712啮合，为方便与其它部件连接，齿轮1714采用不完全齿轮1714。通过控制电缸1711驱动齿条1712上下移动，可以带动齿轮1714绕转轴转动，进而使与齿轮1714相连的部件上下摆动。

具体的，参照图4，第二直线位移台173连接在第一直线位移台172的输出端，第一旋转台175连接在第二直线位移台173的输出端，电缸1711固定在第一旋转台175的输出端，第三直线位移台174与齿轮1714固定连接，第二旋转台176连接在第三直线位移台174的输出端，固定座120连接在第二旋转台176的输出端。其中，第一直线位移台172、第二直线位移台173、第三直线位移台174分别用于调整固定座120在X、Y、Z三个直角坐标轴方向移动的自由度，第二旋转台176、俯仰调节模块171、第一旋转台175分别用于调整固定座120在绕X、Y、Z两个坐标轴转动的自由度。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，在六维调节机构170与滑台1612之间连接有第一支架180，以使固定座120处于一定高度，保障光学投射器203水平向外投射光束时，可以投射到光学屏幕150中心。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图4所示，在固定座120上设置有第一夹持部121，第一夹持部121上夹持有第一激光器122。第一激光器122配置成在将光学投射器203安装到固定座120上时，第一激光器122的光轴与光学投射器203的光轴平行。第一激光器122至少在调试光学投射器测试装置100时发挥作用，用于将光学投射器203的光轴调整至与光学屏幕150垂直。当第一激光器122将激光投射到光学屏幕150上时，如果第一激光器122的光轴与光学屏幕150垂直，则该激光在光学屏幕150两侧的成像重合；如果第一激光器122的光轴与光学屏幕150不垂直，则该激光在光学屏幕150两侧的成像偏移；基于此，在调试时，打开第一激光器122，通过六维调节机构170调整固定座120的六个自由度，直至第一激光器122所发出激光在光学屏幕150两侧的成像重合。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，光学投射器测试装置100还包括导轨191和滑块192，导轨191设置在光学屏幕150背向固定座120的一侧并沿垂直于光学屏幕150方向布置，滑块192设置在导轨191上并配置成可沿导轨191滑动，图像摄取单元140与滑块192连接。通过沿导轨191滑动滑块192，可以将图像摄取单元140距光学屏幕150的距离调整到适宜，以保证测试的准确性。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，在导轨191上设置有多个定位孔193，多个定位孔193沿导轨191长度方向间隔设置，在滑块192上设置有与定位孔193配合的定位件194，通过定位件194可以固定滑块192在导轨191上的位置。具体的，定位件194可以是与定位孔193适配的定位销，也可以是与定位孔193配合的螺栓。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图6所示，在图像摄取单元140与滑块192之间设置有四维调节机构200，四维调节机构200包括三维直线位移台201和角位台202，具体的，三维直线位移台201与滑块192连接，角位台202连接于三维直线位移台201的输出端，图像摄取单元140连接于角位台202的输出端，其中，三维直线位移台201用于调整图像摄取单元140在X、Y、Z三个直角坐标轴方向移动的自由度；角位台202用于调整图像摄取单元140的俯仰角度，即调整图像摄取单元140在绕Y轴方向转动的自由度。利用四维调节机构200可以精确调整图像摄取单元140与光学屏幕150之间的距离，精确的将图像摄取单元140的光轴与光学投射器203的光轴调整成同轴。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，导轨191和滑块192均设置有两个，两个导轨191互相平行，两个滑块192分别设置在两个导轨191上。在两个滑块192之间安装有第二支架210，四维调节机构200安装在第二支架210上。通过设置第二支架210使图像摄取单元140与固定座120可以大致处于同等高度，便于将图像摄取单元140的光轴调节至与光学投射器203的光轴同轴。

根据本实用新型的一个实施例，如图6所示，图像摄取单元140连接有第二夹持部141，第二夹持部141上夹持有第二激光器142，第二激光器142的光轴与图像摄取单元140的光轴平行。第二激光器142至少在调试光学投射器测试装置100时发挥作用，用于将图像摄取单元140的光轴调整至与光学投射器203的光轴同轴。

在对光学投射器203进行测试时，先将光学投射器203安装于固定座120，并打开光学投射器203。然后通过控制处理单元110控制驱动装置160移动光学投射器203，以改变光学投射器203与光学屏幕150之间的距离；并在每次移动光学投射器203后，控制图像摄取单元140拍摄光学投射器203投射到光学屏幕150上的投射光斑。根据图像摄取单元140拍摄的光学投射器203在距光学屏幕150不同距离下的投射光斑，分析光学投射器203的成像质量，提高了散斑投射器质量检测的准确性。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光学投射器测试装置，其特征在于，包括：

控制处理单元；

固定座，所述光学投射器设置于所述固定座上；

电源，电连接所述光学投射器和所述控制处理单元；

图像摄取单元，电连接所述控制处理单元，用于拍摄光学屏幕上的图像；

所述光学屏幕，设置在所述固定座与所述图像摄取单元之间，用于接受所述光学投射器的光束投射并成像；和

驱动装置，与所述固定座或所述光学屏幕连接，所述驱动装置与所述控制处理单元电连接，并配置成能够受控以改变所述固定座与所述光学屏幕之间的距离。

2.根据权利要求1所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述驱动装置包括：

伺服电机；

线性模组，与所述光学屏幕垂直，并由所述伺服电机驱动，所述固定座或所述光学屏幕可活动地设置于所述线性模组上；

运动控制卡，电连接所述伺服电机和所述控制处理单元。

3.根据权利要求2所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述线性模组与所述固定座之间连接有六维调节机构。

4.根据权利要求3所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述六维调节机构包括俯仰调节模块；所述俯仰调节模块包括：

电缸，竖向设置；

齿条，竖向设置并连接于所述电缸的输出端；

连接架，设置于所述电缸的缸体上；

齿轮，转动连接于所述连接架并与所述齿条啮合。

5.根据权利要求1所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述光学投射器测试装置还包括导轨和滑块，所述导轨与所述光学屏幕垂直，所述滑块设置在导轨上并配置成可沿所述导轨滑动，所述图像摄取单元连接于所述滑块。

6.根据权利要求5所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述导轨上设有多个定位孔，所述多个定位孔沿所述导轨长度方向间隔设置，所述滑块上设置有与所述定位孔配合的定位件。

7.根据权利要求5所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述图像摄取单元与所述滑块之间连接有四维调节机构，所述四维调节机构包括三维直线位移台和角位台，所述三维直线位移台连接于所述滑块，所述角位台安装于所述三维直线位移台的输出端，用于调节所述图像摄取单元的俯仰角度，所述图像摄取单元连接于所述角位台的输出端。

8.根据权利要求1所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述电源为直流恒流源。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述光学投射器为散斑投射器。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述固定座上连接有第一激光器，所述光学投射器的光轴与所述第一激光器的光轴平行。

11.根据权利要求1-8中任意一项所述的光学投射器测试装置，其特征在于，所述图像摄取单元连接有第二激光器，所述图像摄取单元的光轴与所述第二激光器的光轴平行。

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