RU192408U1

RU192408U1 - Устройство для лазерного сканирования объектов

Info

Publication number: RU192408U1
Application number: RU2016150634U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Пестерев; Александр Николаевич Черепанов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова"
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2019-09-16

Abstract

Устройство относится к измерительной технике, а именно к оптическим устройствам сканирования профиля различных объектов. Устройство для лазерного сканирования объектов содержит узел излучателя, два канала измерения отраженного от сканируемого объекта излучения, каждый из которых включает последовательно расположенные объектив и фотоприемник, и блок обработки информации, связанный с упомянутыми каналами измерения. При этом узел излучателя дополнительно содержит два лазерных источника с разными длинами волн, совмещенными в один луч, который формируется в виде линии и проецируется на объект сканирования, рассеянное на объекте сканирования излучение объективом собирается на двумерной матрице фотоприемника, полученное изображение объекта анализируется процессором, который проводит корреляционную обработку, оставляя на матрице 2D сканера только полезный сигнал, который повторялся, и удаляя артефакты - ложные сигналы. Технический результат заключается в устранении артефактов на матрице 2D сканера заявляемого устройства. 1 ил.

Description

Заявляемое техническое решение относится к измерительной технике, а именно к оптическим устройствам сканирования профиля различных объектов, например, при создании компьютерной модели изделия.

Из уровня техники известны решения лазерного сканирования объектов (например, патенты США №6624899 и №5056922 патент Японии №8271211 и др.) заключающиеся в проектировании на поверхность объекта зондирующего плоского лазерного луча, фокусировке отраженного светового излучения посредством линзы в плоскость изображения, регистрации отраженного излучения, определении расстояния до сканируемой линии по известным триангуляционным соотношениям и получении информации о профиле объекта, в которых плоскость зондирующего лазерного луча на поверхности объекта или ортогональна плоскости триангуляции (которая определяется как плоскость, в которой лежат оптическая ось источника излучения и оптическая ось приемника) или расположена под некоторым углом к ней таким образом, что проекция упомянутой плоскости лазерного луча на поверхности объекта (в плоскости, нормаль к которой совпадает с оптической осью источника излучения) остается перпендикулярной плоскости триангуляции.

Недостатком известных способов сканирования областей поверхности объекта со сложным пространственным профилем (края, выступы, участки с резким изменением кривизны и др.) является размытие изображения и, как следствие, снижение точности измерения расстояния при сканировании плоским лазерным лучом.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано устройство для лазерного сканирования, включающее источник зондирующего лазерного излучения, два канала измерения, отраженного от сканируемого объекта излучения, и блок обработки информации. (Trucco. Е. and Fisher R.B. Acquisition of consistent range data using local calibration // Proceeding IEEE Int. Conference on Robotics and Automation, pp. 3410 - 3415, 1994).

Недостатком устройства является то, что при сканировании ряда поверхностей (например, металлических) в поле обзора фотоприемника возникают нежелательные вторичные зеркальные переотражения, обусловленные наличием на поверхности объекта локальной структуры (впадины, углубления, неровности рельефа и т.п.). В этом случае фотоприемник регистрирует два сигнала, один из которых - отраженный от объекта в результате сканирования - является «истинным», а другой - «ложным». В результате чего изображение содержит артефакты, т.е. изображения отличающиеся от истинной поверхности образца.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является улучшение качества распознавания технологических объектов за счет подавления шумов при сканировании.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для лазерного сканирования объектов содержит узел излучателя, два канала измерения отраженного от сканируемого объекта излучения, каждый из которых включает последовательно расположенные объектив и фотоприемник, и блок обработки информации, связанный с упомянутыми каналами измерения, согласно полезной модели узел излучателя дополнительно содержит два лазерных источника с разными длинами волн, совмещенными в один луч, который формируется в виде линии и проецируется на объект сканирования, рассеянное на объекте сканирования излучение объективом собирается на двумерной матрице фотоприемника, полученное изображение объекта анализируется процессором, который проводит корреляционную обработку, оставляя на матрице 2D сканера только полезный сигнал, который повторялся, и удаляя артефакты - ложные сигналы.

обработку, оставляя на матрице 2D сканера только полезный сигнал, который повторялся, и удаляя артефакты - ложные сигналы.

Заявленная совокупность признаков устройства позволяет достичь технический результат, заключающийся в устранении артефактов на матрице 2D сканера заявляемого устройства.

Полезная модель иллюстрируется чертежом (фиг.), на котором схематически изображено заявляемое устройство.

Устройство для лазерного сканирования изображения содержит узел излучателя 1, два или более канала измерения, отраженного от сканируемого объекта излучения 2 и 3 соответственно, матрицу фотоприемника 4 и блок обработки информации 5. Канал измерения включает в себя последовательно расположенные объектив 6 и фотоприемник 7. Узел излучателя дополнительно содержит два или более лазерных источника 8 и 9

Устройство согласно полезной модели реализуется следующим образом. Узел излучателя 1 формирует плоский луч за счет того, что в сумматоре 10 лучи, с разными длинами волн или поляризацией, совмещаются в один луч, который формируется в виде линии и проецируется на поверхность измеряемого объекта 11. Рассеянное на объекте сканирования излучение объективом 6 собирается на двумерной матрице фотоприемника 4. Полученное изображение объекта анализируется процессором 5, который проводит корреляционную обработку, оставляя на матрице 2D сканера только сигнал который повторялся - полезный сигнал, и удаляя ложные сигналы -артефакты.

Заявляемое устройство может найти применениях в различных областях, где требуется высокая точность измерения трехмерного профиля различных изделий, в частности, при создании компьютерной модели (прототипа) изделий.

Claims

Устройство для лазерного сканирования объектов содержит узел излучателя, два канала измерения отраженного от сканируемого объекта излучения, каждый из которых включает последовательно расположенные объектив и фотоприемник, и блок обработки информации, связанный с упомянутыми каналами измерения, отличающееся тем, что узел излучателя дополнительно содержит два лазерных источника с разными длинами волн, совмещенными в один луч, который формируется в виде линии и проецируется на объект сканирования, рассеянное на объекте сканирования излучение объективом собирается на двумерной матрице фотоприемника, полученное изображение объекта анализируется процессором, который проводит корреляционную обработку, оставляя на матрице 2D сканера только полезный сигнал, который повторялся, и удаляя артефакты - ложные сигналы.