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应用与解决方案 Applications & Solutions

很强的影响，见图 7。因为镜子的间
隙不能反射光线，故在每片镜子间亮
度会下降，因此与理想状态相比，输
出亮度变暗。对于高精度三维测量，
高密度间距的图案还须配合高分辨率
相机。如果相机分辨率过高，则间隙
效应就会增大。通过优化光学系统，
茉丽特已成功降低了其解决方案中的
DMD 间隙效应。

三维测量
以下是相移式三维测量方案的实 图11：三维测量结果。左侧是三维模型数据。右侧是基于高度的二维彩色图和基于二维剖面图上红色十字
线的二维剖面线数据。
例，它采用了茉丽特主动式光栅投影
装置和双侧远心镜头，见图 8。被测
样品由 3D 打印机制作，白色，4 步
阶梯且每步高度为 200μm，见图 9。
在图 10 中，可以在被测样品上看到
投影的正弦波形，它是在相移法中最
常使用的波形。

图12： 三维测量上的DMD间隙效应。左侧是对5mm高度平板的三维测量数据。左上角是用有特殊光学设
计的投影仪减少DMD间隙效应后、得到的三维高度图数据。左下角是用带DMD间隙效应的投影仪得到的
三维高度图数据。右侧是减少DMD间隙效应与带DMD间隙效应对比的二维剖面线图。
图9：被测样品。被测样品由3D打印机制作，白
色，4步阶梯。每步高度为200μm，X、Y方向尺寸 经过系统的仔细校准，三维测 5mm, 且对于 5mm 的被测物，用带减
为25mm×9mm。
量结果如图 11 所示。该系统能测 小 DMD 间隙效应的投影仪在二维区
量 32mm×32mm 视野范围内 200μm 域上得到的高度标准差仅有 3um。另
的高度差。通过重复性测试，茉丽 一方面， 用带 DMD 间隙效应的投影
特发现标准差为 2~5μm。数据量为 仪在二维区域上得到的高度标准差为
2048×2048 时，测量时间约为 1~2s。 9um, 是 3um 的 3 倍。而且，即使实
该方案表明，对大视野被测物实现高 际的样品只是平板，由带 DMD 间隙
速、高精密测量是可能的。 效应的投影仪得到的三维数据的波形
如果在投影中存在 DMD 微镜间 面也有误差。在这种情况下，可采用
隙的影响，三维测量数据结果就会产 茉丽特投影仪来减少 DMD 间隙效应
生一些误差，见图 12。 图 12 是平板 的影响，这是高精度三维测量中投影
图10：被测样品上的投影图案，基于相移法理论的
投影正弦图形。 的高度测量数据。平板的高度设置为 光学的关键技术。

视觉系统设计 Vision Systems Design China Jan/Feb 2018 35