采用LD的光源步进条纹投影三维测量系统

摘要

在采用LED的光源步进法三维测量系统中,由于LED发散角大,在短距离内就达到较大的条纹投影面积,造成系统工作距离短。另外大功率LED发光面尺寸大导致条纹对比度低,投影高亮度、高对比度的条纹困难。为解决上述问题,提出在光源步进法投影装置中采用激光二极管(LD)作为光源,实现高亮度、高对比度相移条纹投影。采用该投影装置与双目摄像机设计了便携、高速的三维测量系统。首先利用改进的傅里叶变换轮廓术获取变形条纹相位及调制强度;接着利用激光散斑的随机性,在调制强度图中实现双目图像的粗匹配;然后在粗匹配的基础上进行条纹相位展开,利用相位实现精匹配;最后获得待测物体三维形貌。利用设计的系统进行了实验验证。系统的测量体积为360 mm×290 mm×100 mm,采集的三维数据最多为1280×1024点。实现了100 f/s的三维形貌测量速度,对平面的测量标准偏差为0.19 mm,对5个间隔距离为1.00 mm的平面进行了测量,测量距离的平均误差为0.05 mm。