激光三角法的理论分辨率计算

       激光三角法作为目前一种非常重要的非接触式测量方法,广泛运用于物体位移、厚度和三维面形等方面的测量。

       激光三角法利用一束激光经光学系统调节后照射到被测物体表面,形成一小光斑,经过被测物体表面散射后通过接收物镜聚焦成像在光电探测器的接收面上。被测点的位移信息由该光点在探测器的光接收面上所形成的像点位置决定。当被测物体移动时,光斑相对于接收物镜的位置发生变化,相应的其像点在光探测器接收面上的位置也将发生改变,根据其像点位置的变化和测量系统的结构参数可求出被测点的位移信息。由于入射光线和反射光线构成一个三角形,所以该方法被称为激光三角法。

       利用线结构光测量物体的三维形貌是基于激光三角法的原理实现。本文计算了线结构光(亦即激光三角法)的理论分辨率。如图1是激光三角法的示意图。

激光三角法的理论分辨率计算_第1张图片

                                                                                 图1 激光三角法示意图 

         图中a为激光与CCD靶面之间倾角,h为被测物高度,h'为被测物在靶面的投影,u是物距,v是像距。由图中几何关系可得,

                                                                         h=\frac{uh'}{vsina+h'cosa}

       设所用相机像元大小4.4μm,即h’=4.4μm,选择倾角α30度,镜头焦距为25mm,考虑到镜头对焦距离,设置物距为300mm。带入公式中得到最小分辨高度h = 0.0968mm。

         以下是分辨率与焦距、倾角关系图。可知倾角越大、焦距越长,激光三角法可分辨最小高度越小。

激光三角法的理论分辨率计算_第2张图片

 

激光三角法的理论分辨率计算_第3张图片

你可能感兴趣的:(结构光)