專利名稱：具有基于mems的光源的非接觸式傳感系統(tǒng)的制作方法
具有基于MEMS的光源的非接觸式傳感系統(tǒng)
相關申請的交叉參考
本申請要求于2010年11月10日提交的美國實用專利申請第12/943344號的優(yōu)先權及于2010年9月15日提交的美國臨時專利申請第61/383085號的利益，上述申請的全部公開通過引用并入本文。
領域
本公開涉及一種使用基于MEMS的光源獲取對象的三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的機器視覺應用使用發(fā)光二極管(LED)光源、單個或多個線激光器和結構性白燈中的多種通過獲得的圖像獲取三維輪廓信息。這種解決方案的缺點是，由這些類型的光源或任何分布式來源提供的泛光照明不攜帶三維信息，且它們需要通過結構性光源或激光線源獲得額外的信息。這導致了復雜的成像系統(tǒng)。
成像系統(tǒng)的復雜性可以通過使用可編程的基于MEMS的光源來降低。基于MEMS的光源可以被編程為在成像設備的曝光周期期間以非常高的頻率掃描照明區(qū)域中的光點。以這種方式，成像設備能夠更有效地捕獲獲取的圖像中的三維輪廓信息。本公開闡述了一種改進的依賴于基于MEMS的光源的成像系統(tǒng)。本部分提供與本公開相關的背景信息，其不一定是現(xiàn)有技術。發(fā)明內容
提供了一種用于獲取對象的三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:光源子系統(tǒng)，該光源子系統(tǒng)可操作以掃描照明區(qū)域中的光點；第一成像設備，該第一成像設備具有被布置成與照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)；及第二成像設備，該第二成像設備具有被布置成與照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)。第一控制模塊與第一成像設備進行數(shù)據(jù)通信以確定第一成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。第二控制模塊與第二成像設備進行數(shù)據(jù)通信以確定第二成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。值得注意的是，光源子系統(tǒng)被校準以報告光點在公共坐標系中的位置。
在本公開的另一個方面，非接觸式傳感系統(tǒng)可以采用多個光源與多個成像設備。例如，該系統(tǒng)可包括:第一光源子系統(tǒng)，所述第一光源子系統(tǒng)可操作以投射并掃描在第一照明區(qū)域中的光點，其中所述第一光源子系統(tǒng)使用微機電系統(tǒng)(MEMS)致動的反射鏡掃描所述光點；第一成像設備，所述第一成像設備具有被布置成與所述第一照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲其中的圖像數(shù)據(jù)；第二光源子系統(tǒng)，所述第二光源子系統(tǒng)可操作以投射并掃描在與所述第一照明區(qū)域相鄰的第二照明區(qū)域中的光點，其中所述第二光源子系統(tǒng)使用微機電系統(tǒng)(MEMS)致動的反射鏡掃描所述光平面；及第二成像設備，所述第二成像設備具有被布置成與所述第二照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲其中的圖像數(shù)據(jù)；其中，所述第一光源子系統(tǒng)、所述第一成像設備、所述第二光源子系統(tǒng)和所述第二成像設備位于所述設備的殼體內。這些傳感組件可被集成到單一的殼體內并以“反向重疊”的方式布置以減小組件之間的間距及因此減小殼體的整體尺寸。此部分提供了本公開的總體概述，且不是其全部范圍或者其所有特征的全面公開。根據(jù)本文提供的描述，其它應用領域將變得明顯。在本概述中的描述和具體例子僅作為說明的目的，并不意在限制本公開的范圍。附1是描繪了一種改進的用于獲取三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)的框圖；圖2是被改進以提高MEMS反射鏡設備的角掃描能力的示例性光源的示意圖；圖3是示出光源與成像設備的示例性三角布置的示意圖；圖4是示出采用反向重 疊布置的非接觸式傳感系統(tǒng)的示例性實施例的示意圖；圖5是描繪非接觸式傳感系統(tǒng)的示例性校準程序的流程圖，及圖6是示出用于組合來自兩個或多個成像設備的數(shù)據(jù)的示例性方案的圖，及圖7是示出示例性的觀測站的示意圖。此處所描述的附圖僅用于選定的實施方式而不是所有可能的實現(xiàn)的說明目的，并不意在限制本公開的范圍。在幾個附圖中，相應的附圖標記指示相應的部件。
具體實施例方式

圖1示出了一種改進的用于獲取三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)10。傳感系統(tǒng)10 一般包括一個或多個光源子系統(tǒng)12、13,第一和第二成像設備14、16,第一和第二控制模塊15、17和圖像處理單元18。這些組件中的每一個都在下面被進一步描述。但是應當理解的是，關于圖1僅討論了傳感系統(tǒng)的相關組件，但是可能需要其他組件來構建操作系統(tǒng)。光源子系統(tǒng)12、13中的每一個可操作來投射在照明區(qū)域的光點并掃描該光點。在一個示例性實施例中，光源子系統(tǒng)12、13包括激光光源2和微機電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡設備
4。光源2被配置為將光朝向MEMS反射鏡設備4投射。MEMS反射鏡設備4優(yōu)選采用靜電致動來定位反射鏡，從而將光引向照明區(qū)域。示例性的MEMS反射鏡設備4是從MirrorcleTechnologies公司購買的兩軸掃描微鏡設備。其他類型的MEMS反射鏡設備也可以通過本公開設想。MEMS反射鏡設備4的掃描角度可能是有限的。為了滿足矮的有支架的傳感器的視角，可取的是放大MEMS反射鏡設備4的角掃描能力。要做到這一點，來自MEMS反射鏡設備的光可被引向固定的反射元件6，如球形的凸鏡。角放大量隨反射鏡的曲率半徑和激光源、MEMS反射鏡、球面鏡之間的各自的幾何關系而變。例如，具有12(+/-6)度的角運動的MEMS反射鏡沿著圖2所示的豎直軸被放大到近34度。幾何參數(shù)僅為了說明目的而提供，且可以改變以實現(xiàn)不同的角放大倍率。雖然幾何關系本質上參與到放大倍數(shù)，但調整放大倍率的最簡單的方法是改變球面鏡的曲率半徑。球面鏡的半徑越小，放大倍數(shù)越大。相反，通過將凹球面鏡用凸球面鏡替換，也可以降低輸出激光光斑的放大率并提高定位分辨率而無需改變MEMS控制分辨率。其它類型的反射元件落入本公開的范圍內。在操作過程中，由光源子系統(tǒng)12、13投射的光點由相關的控制模塊15、17控制。來自光源子系統(tǒng)的光在成像設備的曝光周期期間，優(yōu)選以非常高的頻率掃描。光源子系統(tǒng)的掃描速度比成像設備的快門速度快得多(例如，100倍)。通過使用掃描速度和快門速度的組合，成像設備能獲取行數(shù)據(jù)或者多行數(shù)據(jù)或區(qū)域照明。區(qū)域照明的質量與通過泛光照明源如LED獲得的質量相同。這種照明方法的優(yōu)勢是，它使用了可以執(zhí)行可重現(xiàn)的精確路徑的校準的MEMS器件的能力。因此，在掃描期間，MEMS反射鏡的每一個位置對相關的控制模塊而言是精確已知的和/或報告給相關的控制模塊。
傳統(tǒng)上，給定的傳感器的視場由成像設備的視場與光源子系統(tǒng)的掃描場的卷積限定，如圖3所示。為了提高傳感器的掃描效率，同時保持測量分辨率，非?？扇〉氖牵乖赬方向(沿著傳感器的主軸線)的視場加倍。對于簡單的視覺傳感器，通過在所述第一成像設備的附近添加第二成像設備來做到這點，使得組合的視場在X方向上加倍。對于采用三角測量的傳感器，該問題要復雜得多。添加第二相機不起作用，因為由三角光源掃描的場與第二相機的場不有效地相交，如果有的話。改變光源的X掃描組件也不解決這個問題，因為第二相機的三角參數(shù)本質上不同于第一相機，因此總體上將需要不同的光源配置。
圖4示出在X方向上增大成像系統(tǒng)的視場的布置。在該布置中，由第一光源子系統(tǒng)12產生的照明區(qū)域被定位在由第二光源子系統(tǒng)13產生的照明區(qū)域的附近。成像設備14、16然后配置成捕捉照明區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。更具體地，所述第一成像設備14被布置使得其視場與由第一光源子系統(tǒng)12產生的照明區(qū)域相交；然而，所述第二成像設備16被布置成使得其視場與由第二光源子系統(tǒng)13產生的照明區(qū)域相交。以這種方式，系統(tǒng)10的視場在X方向上增大。
每個成像設備獨立地工作來測量在雙X視場的其那一半中的特征。即，第一控制模塊與第一成像設備進行數(shù)據(jù)通信以捕獲第一成像設備的視場中的圖像數(shù)據(jù)；及第二控制模塊與第二成像設備進行數(shù)據(jù)通信以捕獲第二成像設備的視場中的圖像數(shù)據(jù)。為了最大限度地減少成像設備之間的串擾，操作優(yōu)選在兩個成像設備之間協(xié)調。例如，在來自第一光源子系統(tǒng)的光被掃描時，所述第一成像設備將捕獲圖像數(shù)據(jù)。一旦所述第一成像設備捕獲了圖像數(shù)據(jù)，在來自第二光源子系統(tǒng)的光被掃描時，第二成像設備將捕獲圖像數(shù)據(jù)。在所述第二成像設備捕獲圖像數(shù)據(jù)的時間期間，由所述第一成像設備捕獲的圖像數(shù)據(jù)被處理，反之亦然?？商娲?，各光源子系統(tǒng)可投射不同的激光波長，從而使成像設備能夠同時捕獲圖像數(shù)據(jù)。在任何情況下，來自各成像設備的圖像數(shù)據(jù)然后被報告給成像處理單元18，并由成像處理單元18以下文進一步描述的方式進行組合。
在可替代的布置中，傳感系統(tǒng)10可采用單一的光源來產生照明區(qū)域。在這種布置中，第一和第二成像設備捕獲主要在照明區(qū)域的不同的非重疊部分的圖像數(shù)據(jù)，盡管成像設備之間一些重疊優(yōu)選用于校準的目的。每一個成像設備獨立地工作以測量照明區(qū)域的其那部分的特征。其他布置可以采用以類似的方式與一個或多個光源子系統(tǒng)協(xié)作的更多或更少的成像設備。
在一個示例性實施例中，傳感系統(tǒng)10的組件被集成到單一的殼體42中。為了減少組件之間的間距及因此殼體的整體尺寸，組件以圖4所示的“反向重疊”的方式被布置。也就是說，第一和第二光源子系統(tǒng)12、13被共同夾在第一和第二成像設備14、16之間,這樣第一光源子系統(tǒng)12位于第二成像設備16和第二光源子系統(tǒng)13之間,而第二光源子系統(tǒng)13位于第一成像設備14和第一光源子系統(tǒng)12之間。值得注意的是,第一光源子系統(tǒng)12和第二光源子系統(tǒng)13被彼此關聯(lián)地布置使得第一照明區(qū)域和第二照明區(qū)域重疊。此外，所述第一成像設備14被布置成使得其視場與由所述第一光源子系統(tǒng)12掃描的照明區(qū)域相交，且所述第二成像設備16被布置成使得其視場與由第二光源子系統(tǒng)13掃描的照明區(qū)域相交。每個組件相對于其他組件的實際位置被調整以匹配在成像設備的全部景深(從近場到遠場)的最好的場覆蓋。例如，光源關于其相關的成像設備的放置可通過以下方式來確定:最大限度地減少由光源和成像設備形成的三角測量角度，同時以本領域中已知的方式保持捕獲的圖像數(shù)據(jù)的期望的圖像分辨率。容易理解的是，傳感系統(tǒng)的組件(或殼體)的精確放置依賴于所期望的場覆蓋范圍和圖像分辨率。組合來自多個成像設備的數(shù)據(jù)需要不同的系統(tǒng)組件被正確地校準。另外，用于校準傳感系統(tǒng)的示例性程序關于圖5進一步描述。首先，成像設備在51被單獨校準到外部參照系。假定成像設備被校準以報告在局部參考系的數(shù)據(jù)。用于關于外部參考系校準成像設備的技術在本領域中是已知的。有關采用激光跟蹤儀的合適的校準程序的進一步細節(jié)可在例如，美國專利第6134507號中找到，其通過引用并入本文。無論校準技術如何，該步驟為每個成像設備產生了將測量結果從它的局部參考系映射到外部參考系的變換。外部參考系指的是公共坐標系，并且可與被測量的工件，整個觀測站或一些其他的參照系相關?？蛇M一步優(yōu)化每個成像設備的變換。對于具有重疊的視場的成像設備，在52，一個或多個目標被放置到重疊空間。一個示例性的目標是發(fā)光的球體。然后在步驟53通過這兩個成像設備獲得圖像數(shù)據(jù)。在單一目標的情況下，目標可以移動到重疊空間內的不同位置，并由兩個成像設備獲取每個不同位置的圖像數(shù)據(jù)。每個目標位置都被使用針對成像器的相應的變換從(成像器的)局部參照系變換到公共坐標系。換句話說，在公共坐標系的目標的第一位置被使用由所述第一成像設備捕獲的圖像數(shù)據(jù)和其相應的變換計算，并且在公共坐標空間的目標的第二位置被使用由所述第二成像設備捕獲的圖像數(shù)據(jù)和其相應的變換來計算。從理論上講，目標的這兩個計算位置應該是相同的，因為目標保持固定，而圖像數(shù)據(jù)由這兩個成像設備獲取。在實踐中，這兩個計算位置之間會有差異。因此，通過最小化這兩個計算位置之間的差(即誤差)，第一和第二成像設備的變換可以被更精確地校準，如54指示的?？蓱米钚《朔ɑ蛞恍┢渌幕貧w技術以盡量減小這兩個變換之間的誤差。接著，光源子系統(tǒng)也被校準到公共坐標系。對于每一個光源，在55,目標被放置在給定的成像設備的視場與光源子系統(tǒng)的照明區(qū)域相交的位置。雖然可考慮其他合適的目標，一個實例性的目標是角。目標然后由光源照亮且該目標的圖像數(shù)據(jù)在56被給定的成像設備捕獲。如上所述，照明區(qū)域的光的位置在MEMS反射鏡設備的參考系中是精確已知的。在公共坐標系中的目標的位置也可以使用該成像設備的變換根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定。給定在公共坐標系中的目標的位置信息，將光源空間中的光的位置映射到公共坐標系中的位置的變換可以獲得。以這種方式，各光源子系統(tǒng)在57可以進行校準以報告在公共坐標系中的光的位置。在一個或多個成像設備具有與光源子系統(tǒng)的照明區(qū)域相交的視場的情況下，獨立地操作的光源子系統(tǒng)進行被校準到這些成像設備中的每一個。一旦每一個組件已被正確校準后，由兩個或兩個以上的成像設備捕獲的圖像數(shù)據(jù)可以由圖像處理單元18組合。在示例性實施例中，由每個成像設備14、16捕獲的圖像被報告到圖像處理單元18。參照圖6，來自兩個成像設備14、16的圖像數(shù)據(jù)然后由圖像處理單元18進行組合。在簡化的方案中，由第一成像設備14捕獲的在z軸以上的圖像數(shù)據(jù)與由第二成像設備16捕獲的在z軸以下的圖像數(shù)據(jù)組合，由此形成合成圖像。換句話說，由第一成像設備14捕獲的在z軸以下的圖像數(shù)據(jù)(即，具有正的y坐標)被丟棄，且由第二成像設備16捕獲的在z軸以上的圖像數(shù)據(jù)(即，具有負的y坐標)被丟棄。在間隙應用中，所述非接觸式傳感系統(tǒng)10可獲取兩個工件61和62對齊的區(qū)域中的三維輪廓信息。在此應用中，圖像處理單元18可能采用更完善的方案組合來自兩個成像設備的圖像數(shù)據(jù)。例如，圖像處理單元18可計算工件表面關于z軸的輪廓角度(Θ)。當表面的輪廓角度為+-45度時，來自所述成像設備的圖像數(shù)據(jù)使用上面介紹的簡化方案來組合。當表面的輪廓角度超過+-45度時，表面的數(shù)據(jù)不再由適用的成像設備捕獲。例如，在63指示的表面的一部分對于所述第一成像設備14不再可見，但對于所述第二成像設備16是可見的。因此，當表面的輪廓角度超過+-45度時，圖像處理單元將使用來自相對的成像設備的圖像數(shù)據(jù)構造合成圖像。用于組合來自多個成像設備的數(shù)據(jù)的其他方案也由本公開設想。用于汽車部件的典型的觀測站200可采取圖7所示的形式。待在觀測站200測量的工件放在運輸托盤220上，該運輸托盤220經由通過托盤中的導軌通道231的托盤導軌230沿著裝配線移動。在觀測站200，傳感器安裝框架210 (在圖中僅示出了一半)圍繞待測量的工件100并為一系列非接觸式傳感器240-1到240-n提供了多個安裝位置。這些非接觸式傳感器240-n可以上述的方式進行配置。換句話說，每個傳感器包括在單一殼體內的以“反向重疊”的方式布置的兩個光源子系統(tǒng)和兩個成像設備，如關于圖4所描述的。由傳感器捕獲的圖像數(shù)據(jù)可在傳感器或在遠程計算機250被轉換為測量數(shù)據(jù)。在這兩種情況中，數(shù)據(jù)從傳感器傳送到遠程計算機250用于進行進一步的處理和/或存儲。在一些實施方式中，這些傳感器中的一個或多個可能有重疊的視場，并被校準到公共坐標系。如果其中一個傳感器需要更換或以其他方式重新校準，該給定的傳感器可以使用上述方法被校準到公共坐標系。更具體地，圖5中的步驟52-54可以被執(zhí)行以關于其他傳感器重新校準給定的傳感器。以這種方式，在典型的觀測站的傳感器被以更簡化的方式進行校準。如本文所用的，術語“模塊”可以指:專用集成電路(ASIC)的一部分，或包括專用集成電路(ASIC);電子電路；組合的邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享的，專用的，或組)，提供描述的功能的其它適當?shù)牟考?，或上述中的某些或所有的組合，如片上系統(tǒng)。術語模塊可包括儲存由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享的，專用的、或組)。術語代碼可以包括軟件、固件和/或微代碼，可以指程序、例程、函數(shù)、類、和/或對象。上文使用的術語共享，其意思是來自多個模塊的部分或全部代碼可以使用單一(共享)的處理器執(zhí)行。此外，來自多個模塊的一些或所有代碼都可以由單一(共享)的存儲器存儲。上文使用的術語組，是指來自單一的模塊的一些或所有代碼可以使用一組處理器執(zhí)行。另外，來自單一的模塊的一些或全部代碼可以使用一組存儲器存儲。為了說明和描述的目的，已經提供了實施方式的前述說明。其不旨在為詳盡的或限制本公開。特定的實施例的單個元件或特征一般不局限于該特定的實施例，而是，在適用的情況下，可以互換，且可用在選定的實施方式中，即使這些元件或特征沒有被具體示出或描述。也可以以許多方式改變實施例。這樣的變化不應被視為偏離本公開，且所有這些修改都旨在被包括在本公開的范圍內。
示例性實施例被提供，以便本公開將是詳盡的，并將范圍充分傳達給本領域技術人員。闡述了許多具體細節(jié)，諸如具體的組件、設備和方法的實例，以提供對本公開的實施方式的透徹理解。對本領域的技術人員明顯的是:這些具體細節(jié)不需要被采用，示例性實施方式可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，且任何一個都不應該被解釋為限制本公開的范圍。在一些示例性實施方式中，眾所周知的過程，眾所周知的設備結構，和眾所周知的技術沒有詳細介紹。
權利要求
1.一種用于獲取三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)，包括: 光源子系統(tǒng)，所述光源子系統(tǒng)可操作以掃描照明區(qū)域中的光點； 第一成像設備，所述第一成像設備具有被布置成與所述照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)； 第一控制模塊，所述第一控制模塊與所述第一成像設備進行數(shù)據(jù)通信，所述第一控制模塊可操作以根據(jù)所捕獲的圖像數(shù)據(jù)確定所述第一成像設備的視場中的對象的位置并報告所述對象在公共坐標系中的位置； 第二成像設備，所述第二成像設備具有被布置成與所述照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)；及 第二控制模塊，所述第二控制模塊與所述第二成像設備進行數(shù)據(jù)通信，所述第二控制模塊可操作以根據(jù)所捕獲的圖像數(shù)據(jù)確定所述第二成像設備的視場中的對象的位置并報告所述對象在所述公共坐標系中的位置；其中，所述光源子系統(tǒng)被校準以報告所述光點在所述公共坐標系中的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述第一控制模塊接收來自所述光源子系統(tǒng)的所述光點的位置，并根據(jù)所述光點的位置和所述捕獲的圖像數(shù)據(jù)使用三角測量確定所述第一成像設備的視場中的所述對象的位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述光源子系統(tǒng)采用微機電系統(tǒng)MEMS致動的反射鏡以定位所述光點并將由所述MEMS致動的反射鏡報告的所述光點的位置變換到所述光點在所述公共坐標系中的位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述第一控制模塊與所述光源子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信以控制在所述第一照明區(qū)域中的光平面的掃描。
5.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述光源子系統(tǒng)還包括被布置成將光朝向微機電系統(tǒng)MEMS致動的反射鏡投射的激光光源和被布置成將由所述MEMS致動的反射鏡引導的光朝向所述照明區(qū)域反射的球面鏡。
6.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述第一成像設備的視場與所述第二成像設備的視場相交。
7.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述第一成像設備、所述第一控制模塊、所述第二成像設備、以及所述第二控制模塊位于共同的殼體內。
8.根據(jù)權利要求7所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述光源子系統(tǒng)位于所述共同的殼體內。
9.根據(jù)權利要求7所述的非接觸式傳感系統(tǒng)，其中所述光源子系統(tǒng)位于與所述共同的殼體不同且在空間上分開的殼體內。
10.一種用于獲取三維輪廓信息的非接觸傳感器設備，包括: 第一光源子系統(tǒng)，所述第一光源子系統(tǒng)可操作以投射并掃描在第一照明區(qū)域中的光點，其中所述第一光源子系統(tǒng)使用微機電系統(tǒng)MEMS致動的反射鏡掃描所述光點； 第一成像設備，所述第一成像設備具有被布置成與所述第一照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲其 中的圖像數(shù)據(jù)； 第二光源子系統(tǒng)，所述第二光源子系統(tǒng)可操作以投射并掃描在與所述第一照明區(qū)域相鄰的第二照明區(qū)域中的光點，其中所述第二光源子系統(tǒng)使用微機電系統(tǒng)MEMS致動的反射鏡掃描所述光平面 ’及 第二成像設備，所述第二成像設備具有被布置成與所述第二照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲其中的圖像數(shù)據(jù)；其中，所述第一光源子系統(tǒng)、所述第一成像設備、所述第二光源子系統(tǒng)和所述第二成像設備位于所述設備的殼體內。
11.根據(jù)權利要求10所述的非接觸式傳感器，其中所述第一成像設備的視場與所述第二成像設備的視場相交。
12.根據(jù)權利要求10所述的非接觸式傳感器，其中所述第一光源子系統(tǒng)和所述第二光源子系統(tǒng)共同介于所述第一成像設備和所述第二成像設備之間，使得所述第一光源子系統(tǒng)位于所述第二成像設備和所述第二光源子系統(tǒng)之間且所述第二光源子系統(tǒng)位在所述第一成像設備和所述第一光源子系統(tǒng)之間。
13.根據(jù)權利要求10所述的非接觸式傳感器，還包括 第一控制模塊，所述第一控制模塊與所述第一光源子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信以控制在所述第一照明區(qū)域中的光平面的掃描并接收由所述第一光源子系統(tǒng)報告的所述光點的位置，及 第二控制模塊，所述第二控制模塊與所述第二光源子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信以控制在所述第二照明區(qū)域中的光平面的掃描并接收由所述第二光源子系統(tǒng)報告的所述光點的位置。
14.根據(jù)權利要求13所述的非接觸式傳感器，其中所述第一控制模塊將由所述第一光源子系統(tǒng)報告的所述光點的位置變換為所述光點在公共坐標系中的位置，且所述第二控制模塊將由所述第二光源子系統(tǒng)報告的所述光點的位置變換為所述光點在公共坐標系中的位置。
15.根據(jù)權利要求14所述的非接觸式傳感器，其中，所述第一控制模塊與所述第一成像設備進行數(shù)據(jù)通信以根據(jù)由所述第一成像設備捕獲的所述圖像數(shù)據(jù)使用三角測量確定在所述第一成像設備的視場中的對象的位置并報告所述對象在公共坐標系中的位置；及所述第二控制模塊與所述第二 成像設備進行數(shù)據(jù)通信以根據(jù)由所述第二成像設備捕獲的所述圖像數(shù)據(jù)使用三角測量確定在所述第二成像設備的視場中的對象的位置并報告所述對象在所述公共坐標系中的位置，其中所述第一控制模塊與所述第二控制模塊獨立地操作。
16.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式傳感器，還包括圖像處理單元，所述圖像處理單元接收由所述第一成像設備和所述第二成像設備捕獲的圖像數(shù)據(jù)，并從所述捕獲的圖像數(shù)據(jù)生成單一的圖像。
17.根據(jù)權利要求10所述的非接觸式傳感器，其中所述第一光源子系統(tǒng)還包括被布置成將光朝向所述MEMS致動的反射鏡投射的激光光源和被布置成將由所述MEMS致動的反射鏡引導的光朝向所述照明區(qū)域反射的球面鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于獲取對象的三維輪廓信息的非接觸式傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括光源子系統(tǒng)，該光源子系統(tǒng)可操作以掃描照明區(qū)域中的光點；第一成像設備，該第一成像設備具有被布置成與照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)；及第二成像設備，該第二成像設備具有被布置成與照明區(qū)域相交的視場并且可操作以捕獲圖像數(shù)據(jù)。第一控制模塊與第一成像設備進行數(shù)據(jù)通信以確定第一成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。第二控制模塊與第二成像設備進行數(shù)據(jù)通信以確定第二成像設備的視場中的對象的輪廓信息并報告對象在公共坐標系中的輪廓信息。此外，光源子系統(tǒng)被校準以報告光點在公共坐標系中的位置。
文檔編號G01N21/00GK103180689SQ201180051112
公開日2013年6月26日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月15日
發(fā)明者謝亞姆·P·凱沙夫默西, 大衛(wèi)·克勞瑟, 喬治·C·林, 克雷格·曼寧, 馬丁·P·克斯凱勒, 布雷特·希巴德, 拉爾夫·斯蒂芬, 詹森·威爾遜, 理查德·克拉科夫斯基 申請人:視感控器有限公司