本发明专利技术属于三维测量技术领域，本发明专利技术具体公开了一种高速高精度三维检测系统，包括：检测装置，所述检测装置包括至少一第一投影装置、至少一第二投影装置、图像采集装置；所述第一投影装置用于向待测物体投射至少一种结构光，所述第二投影装置用于向待测物体投射至少一种线光源，所述图像采集装置用于采集所述第一投影装置和第二投影装置投射在待测物体上的结构光投影图像、线光源投影图像；处理器，用于获取结构光投影图像、本发明专利技术通过增加第二投影装置，其聚焦在第二测量范围内的线光源可以有效的扩大所述系统的高度检测范围，同时而不降低检测速度和检测精度。降低检测速度和检测精度。降低检测速度和检测精度。
【技术实现步骤摘要】
一种高速高精度三维检测系统及方法
[0001]本专利技术涉及三维测量
，具体涉及一种高速高精度三维检测系统及方法。
技术介绍
[0002]随着现代工业高精度、微制造产业的升级，对产品加工精度以及装配精度的要求越来越高，三维自动光学检测技术成为工业视觉检测的主流趋势。目前三维检测技术在工业检测，机器人导航，逆向工程以及目标识别等领域获得了广泛的应用。特别是在电子装配行业，需要通过机器视觉对表面贴装生产线的锡膏粘贴质量以及电路板上的元器件进行检测，通常采用三维锡膏检测设备（3D SPI）检测锡膏印刷的品质，采用三维自动光学检测设备（3D AOI）检测PCB板过炉焊接后的质量，一次性提高产品的良品率。
[0003]3D SPI/ AOI设备由投射光源、工业相机、镜头、二维光源、图像采集卡以及核心软件六部分组成。目前的主流技术是投射相移结构光图案到被测物体表面，通过相位的改变获得被测物体的高度。该技术的主要问题是相移结构光的条纹宽度直接决定了可测量高度，即条纹宽度与可测量高度成正比例关系。同时条纹宽度与测量精度成反比例关系，因此若想获得更大的测量范围必然会损失测量精度。目前检测设备的测量范围多数在5毫米以内，对于一些夹具中的高元器件、压接元器件以及PCBA不能实现精准的测量。有设备采用多频相位技术来扩大测量范围，通过改变结构光条纹宽度和增加投影图案的数量来扩大可测量的高度范围。也有设备通过增加Z方向的移动多次对焦来实现对较高检测目标的测量。上述所述的方法必然会增加机械移动和图像采集时间，降低设备的检测速度。而高速和高精度是目前3D AOI检测设备的主要性能指标，因此如何在满足高速和高精度的情况下，提高检测高度成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种高速高精度三维检测系统及方法，所述的三维检测系统在满足高速高精度的情况下，有效的提高检测高度。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用以下技术方案：一种高速高精度三维检测系统，包括：检测装置，所述检测装置包括至少一第一投影装置、至少一第二投影装置、图像采集装置；所述第一投影装置用于向待测物体投射至少一种结构光，所述第二投影装置用于向待测物体投射至少一种线光源，所述图像采集装置，用于采集所述第一投影装置和第二投影装置投射在待测物体上的结构光投影图像、线光源投影图像；处理器，用于获取结构光投影图像、线光源投影图像，根据所述结构光投影图像计算出第一测量高度范围内的三维高度数据，根据所述线光源投影图像获得第二测量高度范围内的三维高度数据；所述第一投影装置、第二投影装置分别聚焦在不同高度的平面。
[0006]本专利技术通过增加第二投影装置，且所述的第一投影装置、第二投影装置分别聚焦
在不同高度的平面，其聚焦在第二测量范围内的线光源可以有效的扩大所述系统的高度检测范围，同时而不降低检测速度和检测精度。若第一投影装置、第二投影装置分别聚焦在相同高度的平面则达不到效果。
[0007]其中所述的第一投影装置主要用来获取高度测量范围内的元器件高度信息，第二投影装置用来辅助扩展测量高度方位，二者共同使用，有效的提高了高度测量范围。
[0008]作为一种优选方案，还包括驱动装置、x轴位移平台，所述驱动装置用于驱动检测装置与待测物体相对运动。在本专利技术中所述的第一投影装置、第二投影装置、图像采集装置采用一体化设置，即此处的驱动装置、x轴位移平台有两种安装方式，第一种，通过将待测物体安装在x轴位移平台上，通过驱动装置驱动待测物体在x轴位移平台从而使检测装置与待测物体相对运动，第二种，所述一体化设置的第一投影装置、第二投影装置、图像采集装置安装于x轴位移平台上，通过驱动装置驱动其运动，从而使检测装置与待测物体相对运动。
[0009]通过设置上述的机构，使所述的检测装置与待测物体相对运动，使第二投影装置能够在相对过程中向待测物体投射线光源，从而使图像采集装置在运动过程中采集线光源图案，停止状态采集结构光图案，不额外增加线光源图案的采集时间，从而在不降低检测速度的情况下获得更多的高度信息，以满足客户多元化检测需求。
[0010]作为一种优选方案，所述图像采集装置的视野范围在所述第一投影装置、第二投影装置投影范围之，通过将图像采集装置的视野范围在所述第一投影装置、第二投影装置投影范围之内，可以保证测量效果。
[0011]作为一种优选方案，所述处理器包括：获取模块，用于获取所述的结构光投影图像、线光源投影图像；高度计算模块，用于根据所述结构光投影图像计算出第一测量高度范围内的三维高度数据，根据所述线光源投影图像并通过设置有效测量区域获得第二测量高度范围内的三维高度数据；高度处理模块，将第一测量高度范围内的三维高度数据、第二测量高度范围内的三维高度数据进行融合，得到高度信息；输出模块，用于输出所述待测物体的高度信息。
[0012]通过上述的处理器能够有效根据结构光投影图像、线光源投影图像于输出所述待测物体的高度信息。
[0013]作为一种优选方案，所述有效测量区域根据待测样品图纸预先设定检测区域模板或根据图像识别技术选定检测区域并设置检测模板。
[0014]通过设置有效测量区域能够有效的提高图像处理效率和检测速度。
[0015]作为一种优选方案，还包括显示屏，所述显示装置与处理器连接，用于输出显示待测物体高度信息以及测量结果。
[0016]本专利技术还提供了一种高速高精度三维检测方法，应用于上述所述的高速高精度三维检测系统，包括以下步骤：S1、设置初始位置，开启图像采集装置、第二投影装置，使检测装置与待测物体发生相对运动，在相对过程中，通过第二投影装置向待测物体投射至少一种线光源；S2、通过图像采集装置采取所述第二投影装置投射在待测物体上的线光源投影图像；
S3、当图像采集装置达到第一位置时，关闭第二投影装置，开启第一投影装置，通过第一投影装置向待测物体投射至少一种结构光；S4、通过图像采集装置采集所述第一投影装置投射在待测物体上的结构光投影图像，关闭第一投影装置；S5、利用处理器分析处理的结构光投影图像、线光源投影图像得到待测物体的高度信息。
[0017]作为一种优选方案，所述第一投影装置、第二投影装置分别聚焦在不同高度的平面。
[0018]作为一种优选方案，所述步骤S5具体为：S51、通过处理器的获取模块获取所述的结构光投影图像、线光源投影图像；S52、通过高度计算模块根据所述结构光投影图像计算出第一测量高度范围内的三维高度数据，根据所述线光源投影图像并通过设置有效测量区域获得第二测量高度范围内的三维高度数据；S53、通过高度处理模块将第一测量高度范围内的三维高度数据、第二测量高度范围内的三维高度数据进行融合，得到高度信息；S54、通过输出模块输出所述待测物体的高度信息。
[0019]作为一种优选方案，所述有效测量区域根据待测样品图纸预先设定检测区域模板或根据图像识别技术选定检测区域并设置检测模板。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术通过增加第二投影本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速高精度三维检测系统，其特征在于，包括：检测装置，所述检测装置包括至少一第一投影装置、至少一第二投影装置、图像采集装置；所述第一投影装置用于向待测物体投射至少一种结构光，所述第二投影装置用于向待测物体投射至少一种线光源，所述图像采集装置用于采集所述第一投影装置和第二投影装置投射在待测物体上的结构光投影图像、线光源投影图像；处理器，用于获取结构光投影图像、线光源投影图像，根据所述结构光投影图像计算出第一测量高度范围内的三维高度数据，根据所述线光源投影图像获得第二测量高度范围内的三维高度数据；所述第一投影装置、第二投影装置分别聚焦在不同高度的平面。2.根据权利要求1所述的高速高精度三维检测系统，其特征在于，还包括驱动装置、x轴位移平台，所述驱动装置用于驱动检测装置与待测物体相对运动。3.根据权利要求2所述的高速高精度三维检测系统，其特征在于，所述图像采集装置的视野范围在所述第一投影装置、第二投影装置投影范围之内，所述第二投影装置在相对运动过程中向待测物体投射线光源。4.根据权利要求1所述的高速高精度三维检测系统，其特征在于，所述处理器包括：获取模块，用于获取所述的结构光投影图像、线光源投影图像；高度计算模块，用于根据所述结构光投影图像计算出第一测量高度范围内的三维高度数据，根据所述线光源投影图像并通过设置有效测量区域获得第二测量高度范围内的三维高度数据；高度处理模块，将第一测量高度范围内的三维高度数据、第二测量高度范围内的三维高度数据进行融合，得到高度信息；输出模块，用于输出所述待测物体的高度信息。5.根据权利要求4所述的高速高精度三维检测系统，其特征在于，所述有效测量区域根据待测样品图纸预先设定检测区域模板或根据图像识别技术选定检测区域并设置检测模板。6.根据权利要求1所述的高速高精度三...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泰，王曌，
申请(专利权)人：英特维科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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