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专利名称：一种获取不同相位的光栅图像的方法
技术领域：
本发明涉及一种获取不同相位的光栅图像的方法，属光学技术领域。
背景技术：
三维图像测量技术与逆向工程在工业在线检测、机器视觉、实物仿形、医学诊断、 考古文物复原、服装设计与定制方面获得广泛应用。基于相移技术的投影栅相位轮廓术可用于获取三维物体高度信息，通过精密控制 光栅位移，获取不同相位的光栅图像是提高投影栅相位轮廓术测量精度的关键环节。黑白 正弦光栅是普通白光透过物理光栅产生的，如果改变物理光栅的位置，透过物理光栅的光 的相位也就发生相应改变。而采用步进电机获得均勻步长是最直接的方法。而且原理简单， 容易实现，价格低廉，这正是本发明所采用的方法。

发明内容
本发明的目的是，提供一种获取不同相位的光栅图像的简单方法，该方法只须有 规律地改变正弦光栅的位置，便可获得不同相位的光栅图像。在投影栅相位轮廓术的四步 相移算法中，需要精密控制正弦光栅位移，每隔四分之一光栅周期进行光栅图像采集。采用 反应式两相步进电机作为功率驱动，单片机与专用电机驱动芯片对电机输出进行细分，可 实现微步距控制，达到获取不同相位的光栅图像的目的。本发明的技术方案为在本发明在光路投影系统中，采用一种由步进电机带动的 微动装置，利用单片机和步进电机驱动器对步进电机输出进行微步距细分，从而实现正弦 光栅的四分之一周期精密位移控制。图1为步进电机带动的微动装置，该装置采用反应式两相步进电机(1)作为功率 驱动，利用单片机与专用电机驱动芯片并编制程序对电机输出步距角进行细分，通过联轴 器(2)把电机输出与精密丝杆(3)连接，正弦光栅(5)与螺母(4)固定连接，光栅安装在精 密直线导轨上，电机输出带动光栅在导轨(6)上移动，把一个光栅周期进行四等分，每隔四 分之一周期进行图像采集，由于采用细分技术实现微步距控制，提高了光栅移动精度，减小 了相位误差。光路投影系统结构如图2所示，该光路系统与正弦光栅栅线垂直，高亮度发光二 极管光源(9)产生的白光经过反光镜⑶反光，再经非球面聚光镜(10)后变为平行光，照 射到正弦光栅上，正弦栅像经过由后透镜(13)、中透镜(14)、前透镜(15)组成的出射透镜 组照射到被测物体上，当正弦光栅在微动装置的导轨上作有规则的移动时，被测物体便可 获得不同相位的光栅图像。本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明方法简单，只须通过步进电机、单片 机与电机驱动器、联轴器、丝杆螺母配合，驱动光栅移动，便可达到获得不同相位光栅图像 的效果，而且安装、拆卸方便快捷，且制造简单、价格低廉，可以满足微步距控制的需要，适 用范围广。
本发明适用于需要通过获取不同相位的光栅图像进行三维图像测量的领域。


图1为本发明步进电机带动的微动装置示意图；图2为光路投影系统结构图；图中图号表示⑴步进电机；(2)联轴器；(3)丝杆；⑷螺母；(5)正弦光栅；(6) 导轨；(7)导轨支架；(8)反光镜；(9)光源；(10)非球面聚光镜；(11)隔热玻璃；(12)聚光 镜透镜；(13)后透镜；(14)中透镜；(15)前透镜。
具体实施例方式本发明一种获取不同相位的光栅图像的方法的实施方式可通过步进电机带动的 微动装置来实现，该微动装置如图1所示，由步进电机(1)、联轴器(2)、丝杆(3)、螺母(4)、 正弦光栅(5)、导轨(6)和导轨支架(7)所组成。步进电机采用反应式两相步进电机作为功 率驱动，利用单片机与专用电机驱动芯片对电机输出步距角进行细分，通过联轴器(2)把 电机输出轴与精密丝杆(3)连接，正弦光栅(5)与螺母(4)固定连接，电机输出带动光栅在 导轨(6)上移动，每隔四分之一光栅周期进行图像采集。本实施例中精密丝杆中径选为5. 0mm，螺距为1mm，正弦光栅尺寸为55mmX55mm， 光栅栅距为0. Imm,此装置可用于微小位移控制，最小位移量为25 μ m,可用于多步相移法 光栅图像的获取。将本发明方法中的微动装置置于光路投影系统中，正弦光栅(5)移动的方向与光 路投影系统中的平行光垂直，有规则的移动正弦光栅(5)，便可在被测物体上获得不同相位 的光栅图像。
权利要求
一种获取不同相位的光栅图像的方法，其特征是，所述方法在光路投影系统中，采用一种由步进电机带动的微动装置，利用单片机和步进电机驱动器对步进电机输出进行微步距细分，从而实现正弦光栅的四分之一周期精密位移控制。
2.根据权利要求1所述的一种获取不同相位的光栅图像的方法，其特征是，所述方法 中的微动装置上安装的正弦光栅的栅线与光路投影系统平行光垂直。
3.根据权利要求1所述的一种获取不同相位的光栅图像的方法，其特征是，所述方法 把一个光栅周期进行四等分，每隔四分之一光栅周期进行一次图像采集，便可获得不同相 位的光栅图像。
全文摘要
一种获取不同相位的光栅图像的方法，该方法利用单片机和步进电机驱动器对步进电机输出进行微步距细分，从而实现正弦光栅的四分之一周期精密位移控制。该方法采用反应式两相步进电机作为功率驱动，单片机与专用电机驱动芯片对电机输出进行细分，从而实现微步距控制，通过联轴器把电机输出与精密螺杆连接，正弦光栅与螺母固定连接，光栅安装在精密直线导轨上，电机输出带动光栅在导轨上移动，把一个光栅周期进行四等分，每隔四分之一周期进行图像采集，由于采用细分技术实现微步距控制，提高了光栅移动精度，减小了相位误差。本发明适用于需要通过获取不同相位的光栅图像进行三维图像测量的领域。
文档编号G01B11/02GK101881601SQ201010193480
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者吴禄慎, 孟凡文, 王俐 申请人:南昌大学