藍(lán)光線結(jié)構(gòu)光由于波長短、能量集中、傳輸損耗低等優(yōu)勢在三維成像、激光測距等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。藍(lán)光線結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)中通常采用激光器二極管作為光源,其輸出的激光發(fā)散角一般比較大,同時快軸與慢軸兩個方向的發(fā)散角不同,因此在其出射的光束通常不能直接使用,利用大數(shù)值孔徑的自聚焦透鏡有著高耦合效率、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn),可以設(shè)計(jì)特定自聚焦透鏡對激光器二極管的光束進(jìn)行準(zhǔn)直整形。本文針對藍(lán)色單管半導(dǎo)體激光器設(shè)計(jì)了一套可以產(chǎn)生線結(jié)構(gòu)光的系統(tǒng),系統(tǒng)主要由三部分組成:單管自聚焦透鏡或三自聚焦透鏡組用于產(chǎn)生平行或遠(yuǎn)聚焦光束、柱透鏡用于產(chǎn)生線結(jié)構(gòu)光與體布拉格光柵用于減小光束寬度以及濾去雜光。本文對自聚焦透鏡的數(shù)值孔徑、長度等邊界條件,體布拉格光柵的波長選擇性、角度選擇性等參數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算。本文在實(shí)驗(yàn)中針對一款快軸半功率角為23°的商用藍(lán)光二極管設(shè)計(jì)了對應(yīng)的線結(jié)構(gòu)光系統(tǒng),最終得到在5.5m處束寬為0.48mm、在5.5±0.5m范圍內(nèi)束寬低于0.60mm的線結(jié)構(gòu)光輸出,實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)可以在長距離的一段約0.5m的景深內(nèi)實(shí)現(xiàn)光束寬度更小的結(jié)構(gòu)光束,該方案得到的結(jié)果優(yōu)于傳統(tǒng)商用線結(jié)構(gòu)光產(chǎn)品,因此可以為線結(jié)構(gòu)光測量方案的... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１接觸式掃描坐標(biāo)測量機(jī)??

第一章引言?基于自聚焦透鏡的藍(lán)光結(jié)構(gòu)光窄朿寬方案實(shí)現(xiàn)??同的，但是不能保證測量的壓力是相同的，重復(fù)的測量可能會使被測表面產(chǎn)生不同??的形變，引入誤差。??非接觸式的探測方案相比接觸式的探測方案有著很多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢：測量速度??快，曲面數(shù)據(jù)獲取方便；不需要對接觸探頭做半徑補(bǔ)償；可以測量一些特殊的材料??表面，比如布料，薄件或者其他易變形的工件，因?yàn)闇y量這些材料沒有接觸點(diǎn)，所??以測量不會傷害到精密表面，現(xiàn)在越來越多的場景轉(zhuǎn)向非接觸式的探測方案。??ｄ??Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ｐｌａｎｅ????？Ｔ＿?１??－??——一??ｐ??Ｌ??；，?，：丨《ｔ〇ｒ??圖１－２結(jié)構(gòu)光在深度信息探測上的應(yīng)用??三維表面面型的測量就是非接觸式探測方案的？種。如圖１－３，用結(jié)構(gòu)光投影模??式照亮任意目標(biāo)三維表面。得到的結(jié)構(gòu)光圖案是在空間變化的多周期光譜，彩色成??像傳感器在結(jié)構(gòu)光照明下可以獲取目標(biāo)三維表面的圖像。通過探測不同位置的三維??曲面的深度坐標(biāo)，返回成像傳感器計(jì)算圖片深度信息的變化，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)光模式??在非相干圖像中的變化，與無畸變投影模式的圖像相互數(shù)據(jù)對比，就可以準(zhǔn)確計(jì)算??出目標(biāo)表面的三維幾何形狀。??Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ??ｒ＼）?Ｌｉｇｈｔ?ｂ／Ｃａｍｅｒａ??／?Ｒ?＼?－Ｓ??３Ｄ?Ｏｂｊｅｃｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｓｃｅｎｅ??圖１－３結(jié)構(gòu)光原理示意圖??圖１－４展示了一種彩虹３Ｄ相機(jī)（Ｒａｉｎｂｏｗ?３Ｄ?ｃａｍｅｒａ）的基本原理，與傳統(tǒng)??的立體三維相機(jī)不同，這種相機(jī)從一對立體圖像中提取相應(yīng)的特征來計(jì)算深度值，??２??

第一章引言?基于自聚焦透鏡的藍(lán)光結(jié)構(gòu)光窄朿寬方案實(shí)現(xiàn)??同的，但是不能保證測量的壓力是相同的，重復(fù)的測量可能會使被測表面產(chǎn)生不同??的形變，引入誤差。??非接觸式的探測方案相比接觸式的探測方案有著很多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢：測量速度??快，曲面數(shù)據(jù)獲取方便；不需要對接觸探頭做半徑補(bǔ)償；可以測量一些特殊的材料??表面，比如布料，薄件或者其他易變形的工件，因?yàn)闇y量這些材料沒有接觸點(diǎn)，所??以測量不會傷害到精密表面，現(xiàn)在越來越多的場景轉(zhuǎn)向非接觸式的探測方案。??ｄ??Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ｐｌａｎｅ????？Ｔ＿?１??－??——一??ｐ??Ｌ??；，?，：丨《ｔ〇ｒ??圖１－２結(jié)構(gòu)光在深度信息探測上的應(yīng)用??三維表面面型的測量就是非接觸式探測方案的？種。如圖１－３，用結(jié)構(gòu)光投影模??式照亮任意目標(biāo)三維表面。得到的結(jié)構(gòu)光圖案是在空間變化的多周期光譜，彩色成??像傳感器在結(jié)構(gòu)光照明下可以獲取目標(biāo)三維表面的圖像。通過探測不同位置的三維??曲面的深度坐標(biāo)，返回成像傳感器計(jì)算圖片深度信息的變化，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)光模式??在非相干圖像中的變化，與無畸變投影模式的圖像相互數(shù)據(jù)對比，就可以準(zhǔn)確計(jì)算??出目標(biāo)表面的三維幾何形狀。??Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ??ｒ＼）?Ｌｉｇｈｔ?ｂ／Ｃａｍｅｒａ??／?Ｒ?＼?－Ｓ??３Ｄ?Ｏｂｊｅｃｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｓｃｅｎｅ??圖１－３結(jié)構(gòu)光原理示意圖??圖１－４展示了一種彩虹３Ｄ相機(jī)（Ｒａｉｎｂｏｗ?３Ｄ?ｃａｍｅｒａ）的基本原理，與傳統(tǒng)??的立體三維相機(jī)不同，這種相機(jī)從一對立體圖像中提取相應(yīng)的特征來計(jì)算深度值，??２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3560971