DE10333493A1 - 3D object measurement system strip projector has light source modulated in synchronism with rotating mirror to suit camera exposure time - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Streifenprojektor für ein dreidimensionales Objektvermessungssystem, mit einer Lichtquelle und mit einem drehbar angetriebenen Spiegel, der das Licht der Lichtquelle auf ein zu vermessendes Objekt reflektiert.The The invention relates to a fringe projector for a three-dimensional object measurement system, with a light source and with a rotatably driven mirror, which reflects the light of the light source onto an object to be measured.
Es sind verschiedenartige optische Triangulationssensoren, zur dreidimensionalen Objektvermessung aus dem Stand der Technik bekannt.It are various types of optical triangulation sensors, three-dimensional Object measurement known from the prior art.
Beispielsweise
die
Eine
alternative Methode zur dreidimensionalen Objektvermessung ist aus
der
In
der Praxis werden bei Streifenprojektoren der zuletzt skizzierten
Art Flüssigkristallmasken
mit Punktmatrizen eingesetzt, wie sie für die Verwendung in handelsüblichen
Video- oder Datenprojektoren vorgesehen sind. Dies ergibt sich beispielsweise aus
der
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Streifenprojektor bereitzustellen, mit dem eine schnelle und genaue dreidimensionale Objektvermessung möglich ist. Insbesondere soll der Streifenprojektor einfach konstruiert und kostengünstig herstellbar sein.From that Based on the object of the present invention, a strip projector to provide a quick and accurate three-dimensional Object measurement possible is. In particular, the strip projector is designed simply and cost-effective be produced.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Streifenprojektor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Steuerungsmittel vorgesehen wird, welche die Lichtemission der Lichtquelle derart steuert, daß die Lichtintensität zeitlich synchron mit der Drehbewegung des Spiegels moduliert wird.These Task is based on a strip projector of the beginning solved by the type mentioned, the existence Control means is provided which the light emission of the light source controls such that the Light intensity is temporally synchronized with the rotational movement of the mirror is modulated.
Grundidee der Erfindung ist es, das zur schnellen Objektvermessung erforderliche Lichtstreifenmuster dadurch zu erzeugen, daß die Lichtemission der Lichtquelle als Funktion der Zeit variiert wird, während das Licht von dem drehbar angetriebenen Spiegel auf das zu vermessende Objekt reflektiert wird. Durch die Rotationsbewegung des Spiegels wird der von der Lichtquelle emittierte Lichtstrahl kontinuierlich über die Oberfläche des zu vermessenden Objektes geführt. Dabei wird gemäß der Erfindung die Lichtintensität variiert, so daß ein entsprechendes Lichtmuster auf dem zu vermessenden Objekt entsteht. Dieses Lichtmuster erscheint dann in einem von dem zu vermessenden Objekt aufgenommenen zweidimensionalen Bild, wenn die entsprechende Bildaufnahmezeit bzw. Belichtungszeit ausreichend groß gewählt wird. Die Modulation der Lichtintensität muß zeitlich synchron mit der Drehbewegung des Spiegels erfolgen, damit das so erzeugte Lichtmuster in Bezug auf das zu vermessende Objekt ortsfest ist.The basic idea of the invention is to produce the light stripe pattern required for rapid object measurement by varying the light emission of the light source as a function of time, while the light from the rotatably driven mirror is reflected onto the object to be measured. Due to the rotational movement of the mirror, the light beam emitted by the light source is continuously guided over the surface of the object to be measured. In this case, the light intensity is varied according to the invention, so that a corresponding light pattern is formed on the object to be measured. This light pattern then appears in a two-dimensional image taken by the object to be measured, if the corresponding image recording time or exposure time is sufficient is chosen large. The modulation of the light intensity must be timed synchronously with the rotational movement of the mirror, so that the light pattern thus generated is stationary with respect to the object to be measured.
Zweckmäßigerweise wird gemäß der Erfindung die Lichtintensität nach Maßgabe einer periodischen Intensitätsfunktion in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Spiegels moduliert. Wenn jedem Drehwinkelwert des Spiegels eine bestimmte Helligkeit der Lichtquelle zugeordnet ist, ist sichergestellt, daß das auf dem zu vermessenden Objekt erscheinende Lichtmuster stabil ist. Die Intensitätsfunktion kann beispielsweise eine Sinusfunktion, eine Dreieckfunktion, eine Sägezahnfunktion oder eine Rechteckfunktion sein. Insbesondere solche Intensitätsfunktionen, bei denen die Lichtintensität zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert kontinuierlich variiert, haben den Vorteil, daß auch das auf dem zu vermessenden Objekt erscheinende Leuchtmuster eine entsprechende räumliche Helligkeitsverteilung aufweist. Dies ist für eine besonders genaue dreidimensionale Objektvermessung nutzbar.Conveniently, is according to the invention the light intensity in accordance with a periodic intensity function dependent on modulated by the rotation angle of the mirror. If every rotation angle value of the mirror assigned a certain brightness of the light source is, that's sure to be on the light pattern appearing to the object to be measured is stable. The intensity function For example, a sine function, a triangle function, a sawtooth or a rectangle function. In particular, such intensity functions, in which the light intensity between a minimum value and a maximum value continuously varies, have the advantage that too the light pattern appearing on the object to be measured has a corresponding one spatial Has brightness distribution. This is for a particularly accurate three-dimensional Object measurement usable.
Eine besonders sinnvolle Weiterbildung des erfindungsgemäßen Streifenprojektors besteht darin, daß die Frequenz und/oder die Phase der periodischen Intensitätsfunktion veränderbar und vorgebbar sind. Durch die Veränderung von Frequenz und/oder Phase können verschiedene Streifenmuster erzeugt werden, um dadurch eine eindeutige und genaue Objektvermessung zu gewährleisten. Es können beispielsweise zeitlich aufeinanderfolgend mehrere zweidimensionale Bilder des zu vermessenden Objektes mit jeweils unterschiedlichen Frequenz und/oder Phasenwerten der periodischen Intensitätsfunktion aufgenommen werden, wobei diese Bilder sodann unmittelbar zur Ermittlung der dreidimensionalen Struktur des Objektes nach dem Prinzip der Triangulation auswertbar sind.A particularly useful development of the strip projector according to the invention is that the Frequency and / or the phase of the periodic intensity function variable and are specifiable. By changing the frequency and / or phase can different stripe patterns are generated, thereby creating a unique and to ensure accurate object measurement. It can, for example temporally successive several two-dimensional images of the to be measured object with each different frequency and / or Phase values of the periodic intensity function are recorded, these images are then immediately used to determine the three-dimensional Structure of the object can be evaluated according to the principle of triangulation are.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Streifenprojektors besteht darin, daß der Drehantrieb des Spiegels einen von dem Steuerungsmittel angesteuerten Positioniermotor zur Positionierung des Spiegels gemäß einem von dem Steuerungsmittel vorgegebenen Drehwinkelwert umfaßt. Präzise arbeitende Positioniermotoren oder auch Schrittmotoren sind im Handel erhältlich und können vorteilhaft zum Antrieb des Spiegels gemäß der Erfindung genutzt werden. Der Positioniermotor positioniert den Spiegel unter einem Drehwinkelwert, der von dem Steuerungsmittel des Streifenprojektors vorgegeben wird. Gleichzeitig steuert das Steuerungsmittel die Lichtemission der Lichtquelle, so daß die Lichtintensität gemäß der gewählten Intensitätsfunktion dem Drehwinkelwert genau entspricht. Damit läßt sich die zu der Drehbewegung des Spiegels synchrone Modulation der Lichtintensität besonders einfach realisieren.A advantageous development of the strip projector according to the invention exists in that the Rotary drive of the mirror controlled by the control means Positioning motor for positioning the mirror according to a comprises rotational angle value predetermined by the control means. Precise working Positioning motors or stepper motors are commercially available and can be beneficial for driving the mirror according to the invention be used. The positioning motor positions the mirror below a rotation angle value given by the control means of the strip projector becomes. At the same time, the control means controls the light emission the light source, so that the Light intensity according to the selected intensity function exactly corresponds to the angle of rotation. This can be to the rotational movement The mirror's synchronous modulation of light intensity is particularly easy realize.
Zweckmäßigerweise sollte ein Sensorelement zur Ermittlung des Drehwinkels des Spiegels vorgesehen sein. Ein solches Sensorelement gestattet es, daß bei dem erfindungsgemäßen Streifenprojektor die momentane Position des Spiegels präzise erfaßt wird, so daß die Modulation der Lichtintensität der Lichtquelle entsprechend geregelt werden kann. Für die Triangulation ist es wichtig, daß die Geometrie des erzeugten Lichtmusters genau bekannt ist. Die präzise Positionierung des Spiegels ist daher entscheidend für die Funktion des Streifenprojektors.Conveniently, a sensor element should be provided to determine the angle of rotation of the mirror be. Such a sensor element allows that in the strip projector according to the invention the instantaneous position of the mirror is detected precisely, so that the modulation the light intensity of the Light source can be controlled accordingly. It's for triangulation important that the Geometry of the generated light pattern is known exactly. The precise positioning of the mirror is therefore crucial to the function of the strip projector.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Lichtquelle für den erfindungsgemäßen Streifenprojektor wenigstens eine Leuchtdiode verwendet wird. Leuchtdioden sind als kostengünstige und extrem langlebige Leuchtmittel im Handel erhältlich. Vorteilhaft ist insbesondere, daß moderne Leuchtdioden einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig hoher Leuchtintensität haben. Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung haben Leuchtdioden den entscheidenden Vorteil, daß damit die Lichtintensität mit großen Frequenzen von 500 Hz oder mehr ohne weiteres moduliert werden kann. Demgegenüber sind Glühlampen zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Streifenprojektor oft zu träge. Außerdem ist die Lichtemission bei Leuchtdioden technisch einfach steuerbar, indem die Stromstärke in geeigneter Weise variiert wird.Especially It is advantageous if at least as a light source for the strip projector according to the invention a light-emitting diode is used. Light-emitting diodes are considered cost-effective and extremely durable bulbs commercially available. In particular, it is advantageous that modern Light emitting diodes have a high efficiency with high luminous intensity. With regard to the use according to the invention, light-emitting diodes have the decisive advantage that with it the light intensity with huge Frequencies of 500 Hz or more can be readily modulated. In contrast, are lightbulbs for use in a strip projector according to the invention often sluggish. Furthermore is the light emission in light emitting diodes technically easy to control, by the current is varied in a suitable manner.
Zweckmäßigerweise ist der drehbare Spiegel des erfindungsgemäßen Streifenprojektors als Polygonspiegel ausgebildet, wobei die Spiegelflächen parallel zur Drehachse des Spiegels angeordnet sind. Die Verwendung eines Polygonspiegels hat den Vorteil, daß die vollständige Erzeugung des Lichtmusters auf dem zu vermessenden Objekt weniger als eine vollständige Umdrehung des Spiegels erfordert.Conveniently, is the rotatable mirror of the strip projector according to the invention as a polygon mirror formed, wherein the mirror surfaces are arranged parallel to the axis of rotation of the mirror. The usage a polygon mirror has the advantage that the complete generation of the light pattern on the object to be measured is less than one full Rotation of the mirror requires.
Zur Erzeugung eines Lichtstreifenmusters aus dem Licht einer mehr oder weniger punktförmigen Lichtquelle, wie beispielsweise einer Leuchtdiode, empfiehlt sich der Einsatz einer astigmatischen Abbildungsoptik bei dem erfindungsgemäßen Streifenprojektor.to Generation of a light stripe pattern from the light of one more or less punctate Light source, such as a light emitting diode, is recommended the use of an astigmatic imaging optics in the strip projector according to the invention.
Der erfindungsgemäße Streifenprojektor ist für ein dreidimensionales Objektvermessungssystem zusammen mit einer geeigneten elektronischen Kamera zur Aufnahme von zweidimensionalen Bildern eines zu vermessenden Objektes einsetzbar. Dabei sollte der Drehantrieb des Spiegels des Streifenprojektors derart ansteuerbar sein, daß sich dieser während der Bildaufnahme kontinuierlich dreht. Wie bereits erwähnt, sollte die Bildaufnahmezeit bzw. die Belichtungszeit der Kamera so gewählt werden, daß ein vollständiges Streifenmuster auf dem zweidimensionalen Bild abgebildet wird. Hierzu sollte die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels durch das Steuerungsmittel des Streifenprojektors in Abhängigkeit von der Belichtungszeit der Kamera steuerbar sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels heraufgesetzt wird, wenn die Belichtungszeit der Kamera verkürzt wird.The strip projector according to the invention can be used for a three-dimensional object measurement system together with a suitable electronic camera for taking two-dimensional images of an object to be measured. In this case, the rotary drive of the mirror of the strip projector should be controllable such that it rotates continuously during image acquisition. As already mentioned, the image acquisition time or the exposure time of the camera should be selected such that a complete stripe pattern is imaged on the two-dimensional image. For this purpose, the rotational speed of the mirror should be through the Steue be controlled means of the strip projector depending on the exposure time of the camera. This can be achieved, for example, that the rotational speed of the mirror is increased when the exposure time of the camera is shortened.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert:
Die
Zeichnung zeigt einen Streifenprojektor, der als Ganzes mit der
Bezugsziffer
The drawing shows a strip projector, as a whole with the reference numeral
Der
Streifenprojektor
Gemäß der Erfindung
weist der Streifenprojektor
Zwischen
der Lichtquelle
Claims (12)
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DE2003133493 DE10333493A1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | 3D object measurement system strip projector has light source modulated in synchronism with rotating mirror to suit camera exposure time |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2003133493 DE10333493A1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | 3D object measurement system strip projector has light source modulated in synchronism with rotating mirror to suit camera exposure time |
Publications (1)
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DE10333493A1 true DE10333493A1 (en) | 2005-02-10 |
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ID=34042051
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DE2003133493 Withdrawn DE10333493A1 (en) | 2003-07-22 | 2003-07-22 | 3D object measurement system strip projector has light source modulated in synchronism with rotating mirror to suit camera exposure time |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8117668B2 (en) | 2006-04-27 | 2012-02-14 | Stephen James Crampton | Optical scanning probe |
CN109612404A (en) * | 2012-11-14 | 2019-04-12 | 高通股份有限公司 | The dynamic of light source power is adjusted in structure light active depth sense system |
CN110243310A (en) * | 2015-05-20 | 2019-09-17 | 脸谱科技有限责任公司 | For using object polygon to generate the method and system of light pattern |
CN113340236A (en) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 四川大学 | High dynamic surface topography measuring method |
-
2003
- 2003-07-22 DE DE2003133493 patent/DE10333493A1/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8117668B2 (en) | 2006-04-27 | 2012-02-14 | Stephen James Crampton | Optical scanning probe |
US8353059B2 (en) | 2006-04-27 | 2013-01-08 | Metris N.V. | Optical scanning probe |
CN109612404A (en) * | 2012-11-14 | 2019-04-12 | 高通股份有限公司 | The dynamic of light source power is adjusted in structure light active depth sense system |
CN109612404B (en) * | 2012-11-14 | 2021-02-26 | 高通股份有限公司 | Dynamic adjustment of light source power in structured light active depth sensing systems |
US11509880B2 (en) | 2012-11-14 | 2022-11-22 | Qualcomm Incorporated | Dynamic adjustment of light source power in structured light active depth sensing systems |
CN110243310A (en) * | 2015-05-20 | 2019-09-17 | 脸谱科技有限责任公司 | For using object polygon to generate the method and system of light pattern |
CN113340236A (en) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 四川大学 | High dynamic surface topography measuring method |
CN113340236B (en) * | 2021-06-28 | 2023-02-24 | 四川大学 | High dynamic surface topography measuring method |
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