发明名称 一种三维精密齿型快速轮廓扫描装置与技术
摘要 本发明一种三维精密齿型快速轮廓扫描装置与技术,俾藉由将两组对称之雷射光学投影单元与影像撷取单元之光学元件与光学透镜组整合于一量测装置内,并依藉光学投射单元与待测齿型之几何关系,设计适当之结构光投射视角,获得理想之结构光投射精度与量测完整性,同时再以多组影像感测元件撷取结构光纹影像,利用三角量测法,快速计算待测齿型之三维精密轮廓尺寸,由此,本发明可达到快速与精确量测三维石膏齿型轮廓之功效。五、(一)、本案代表图为:第 一
申请公布号 TW576729 申请公布日期 2004.02.21
申请号 TW092116005 申请日期 2003.06.12
申请人 国立台北科技大学 发明人 陈亮嘉
分类号 A61C13/00;A61B5/00 主分类号 A61C13/00
代理机构 代理人 罗行 台北市松山区市民大道四段二一三号七楼;侯庆辰 台北市松山区市民大道四段二一三号七楼
主权项 1.一种精密齿型快速轮廓扫描装置,系包含: 一光学投影单元,由光学透镜组与半导体雷射元件 所组成,藉由两组左右对称且各倾斜适当角度之半 导体雷射产生光源,该光源经过该光学透镜组产生 结构光图谱,而该结构光图谱再经由该光学透镜组 投射至待测物上; 一影像撷取单元,由位于不同视角之三组光学透镜 组与影像感测元件所组成,可从待测齿型撷取完整 结构光纹影像至该影像感测元件,藉由该影像感测 元件可将影像资讯输出至主控制单元; 一精密转动平台单元,主要由精密转动平台与待测 齿型夹制具所组成,藉由此单元,将待测物精密地 旋转至不同之量测截面,使三维齿型轮廓获得完整 之扫描;与 一主控制单元,连接于光学投影单元与影像撷取单 元,用以调控光学投影单元之结构光图谱输出与处 理影像撷取单元所得之影像资讯之构造者。2.如 申请专利范围第1项所述之精密齿型快速轮廓扫描 装置,其中更包含一高速影像处理器装置,用以提 供影像之撷取与处理之构造者。3.如申请专利范 围第1项所述之精密齿型快速轮廓扫描装置,其中 更包含一光强度控制器装置,可运用于调整光源强 度,以获得良好空间解析度之结构光源之构造者。 4.如申请专利范围第1项所述之精密齿型快速轮廓 扫描装置,其中该影像撷取单元之影像感测元件系 为电荷藕合元件(CCD,Charge-Coupled Device)之构造者。5 .如申请专利范围第1项所述之精密齿型快速轮廓 扫描装置,其中该光学透镜组系为光学准直镜、线 性偏光板、半圆柱镜片、光学聚焦透镜一种以上 所组成之构造者。6.如申请专利范围第1或5项所述 之精密齿型快速轮廓扫描装置,其中该光学投影单 元之入射光源系由氦氖半导体雷射产生,并依序通 过半圆柱镜片、线性偏光板与光学准直镜之构造 者。7.如申请专利范围第1或5项所述之精密齿型快 速轮廓扫描装置,其中该影像撷取单元之影像资讯 系藉光学聚焦透镜与影像感测元件所形成之构造 者。8.一种精密齿型快速轮廓扫描方法,系包含下 列步骤: 一光学投影步骤,藉由半导体雷射产生光源,该光 源经过光学透镜组形成结构光图谱,而该结构光图 谱再经过该光学透镜组,以适当设计之角度投射至 待测齿型上,使齿型之完整轮廓获得结构光之理想 投射; 一影像撷取步骤,藉由三组特殊设计之影像撷取元 件组,整合影像撷取元件之不同视角,从待测物上 撷取完整轮廓之变形结构光纹影像至影像感测元 件,且该影像感测元件可将影像资讯输出至主控制 单元;与 一三维齿型曲面轮廓之扫描步骤,待测支台齿模型 可固定于精密电动旋转台上,在同一投影截面上之 齿形轮廓,能于同一时间投影产生完整截面之结构 光图谱,并由该影像撷取单元精确取像,使齿模扫 描于180度旋转中完成。9.如申请专利范围第8项所 述之精密齿型快速轮廓扫描方法,其中更包含一高 速影像处理器装置,用以提供快速之影像撷取与处 理。10.如申请专利范围第8或9项所述之精密齿型 快速轮廓扫描方法,其中该主控制单元之步骤系包 含: 一结构光图谱产生流程,进行结构光产生与调控之 操作,以产生高空间解析之结构光图谱;与 一影像处理流程,进行影像撷取控制、影像处理与 三维轮廓计算之操作。11.如申请专利范围第10项 所述之精密齿型快速轮廓扫描方法,其中该影像处 理流程系利用三角法计算待测物之三维轮廓尺寸 。图式简单说明: 第一图系为本发明之实施例装置图 第二图系为量测探头主体详细放大图
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