基于声光偏转器的正弦条纹结构光投射装置

摘要

基于声光偏转器的正弦条纹结构光投射装置，包括：声光偏转器，产生干涉条纹；双DDS信号发生装置，用于产生两路驱动信号；混频乘法器，将声光偏转器的中心频率与DDS发出的调制信号混频；功率放大器，将混频信号进行功率放大；调制激光器，提供相干光源，同时接收DDS发出的激光驱动信号；光路系统，包括准直镜、投影镜头以及滤掉声光偏转器0级衍射光的光阑；计算机控制系统，控制双DDS信号发生器产生信号的频率和相位和对高频调制激光器的亮度和占空比进行调节和控制。本发明完全电控，没有机械移动装置，条纹宽度和相位调节速度快，干涉条纹具有很高的正弦性，尤其适用于复杂表面工件的精密三维测量。

主权项

1、基于声光偏转器的正弦结构光投射装置，其特征在于包括：声光偏转器，用于产生干涉条纹；双DDS信号发生装置，用于产生两路驱动信号，一路接至混频乘法器，经过功率放大器后用于驱动声光偏转器，另一路用于驱动调制激光器，两路信号的频率和相位差通过直接数字合成芯片DDS进行调节和控制；所述的双DDS由两个DDS芯片组成，第一片DDS的参考时钟由外部晶振提供，其内部晶振输出端口的输出信号作为第二片DDS的参考时钟；将第一片DDS的同步信号输出端与第二片DDS的同步信号输入端连接起来；同步时，第二片DDS将不断的更新自身同步时钟的相位，直到同步信号输入与同步信号输出的相位一致为止；混频乘法器，将声光偏转器的中心频率与双DDS信号发生装置发出的调制信号混频，得到驱动声光偏转器的混频信号；功率放大器，将混频乘法器产生的混频信号进行功率放大，使其满足声光偏转器的超声功率要求；调制激光器，用于整个条纹投射装置的提供相干光源，同时接收双DDS信号发生装置发出的激光驱动信号，并能够在计算机控制下可改变其输出激光占空比以改变投射条纹的对比度；光路系统，包括位于声光偏转器前对调制激光进行准直的准直镜、位于声光偏转器后对其产生的干涉条纹放大的投影镜头以及滤掉声光偏转器O级衍射光的光阑；计算机控制系统，与双DDS信号发生装置相接，用来控制双DDS信号发生装置产生信号的频率和相位，从而控制整个条纹投射装置的投射条纹的宽度和相位；同时与调制激光器相接，用于对调制激光器的亮度和占空比进行调节和控制；所述的计算机控制系统的控制步骤为：首先，向第一片DDS输入频率控制字，将第一片DDS频率控制字倍频后输入到第二片DDS中，输出波形，向物体投射条纹；第二步，根据工件表面的反射率、倾斜角度和表面曲率参数调节所输入的频率控制字从而调节条纹宽度；第三步，判断投射条纹的对比度是否合适，根据周围环境的情况改变激光器占空比从而调节条纹对比度使条纹投射到工件表面上的成像质量达到最佳；第四步，顺序改变投射条纹相位，采集被工件表面调制后的图像。