介绍

随着尖端技术向自动驾驶和机器视觉方向发展,结构光已成为这些创新领域的开发和实施不可或缺的一部分。结构光是一种将已知的图案投影到物体或背景上,然后通过测量返回的变形图案(由物体表面的几何形状得出),视觉系统可以计算深度,位移和多个其他参数的常见方法。Holo / Or能够个性化的定制设计和制造用于激光系统的复杂结构光图案的DOE。这些图案可以根据客户的应用在形状,纹理和角度等多个方面进行变化。

激光雷达

LiDAR或“光检测与测距”描述了可以用脉冲激光测量距离的方法。激光源从一定距离照射目标,传感器测量反射的光脉冲。脉冲的返回时间和波长的细微差别可实现目标的3D映射。

测量未知距离的另一种技术是三角测量。 在这种方法中,在激光测量系统,照相机或光学传感器与目标物体之间形成一个三角形。 利用摄像机和激光器之间的已知距离以及激光器和目标之间的测量距离,可以轻松计算三角形的第三边(目标到摄像机)。

从机器视觉和自动驾驶到航空和卫星测绘等,LiDAR的应用范围是无限的。 紧凑型LiDAR系统可以安装在无人机上,以进行离散廉价的测量。 在许多LiDAR应用中,可以同时使用多个激光束去扫描待检查的区域。 Holo / Or拥有完整的多点分束器和整形器产品线,可将光束从单个激光源有效地转换为多个激光束或多条光束。 同样,也可以通过定制来匹配客户特定的输出形状和尺寸。

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2.  使用LiDAR进行高程映射

3D感测

许多3D传感技术利用点或线的投影图案来检测诸如面部,人物或其他人们感兴趣的物体。 DOE可用于生成此类图案,方法是拆分单个激光器发射的光斑,或者通过“缝合”多个VCSEL光斑图案以实现较大的光斑场。 Holo / Or在建模和设计特殊DOE方面具有丰富的经验,这些DOE是针对客户的VCSEL发射器光场轮廓而量身定制的,可以完美地缝合各个VCSEL场,而没有间隙或斑点重叠。 通过使用我们专有的内部设计方法,我们可以最大程度地减少零阶,确保您的3D感应产品满足您的人眼安全要求。

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1.   正确拼接的与不正确的VCSEL图案

3d sensing vcsel stitching

投影标记

对于某些应用来说,创建投影标记系统而不是物理标记是很有用的。因为这样一来,可以随时更改或关闭标记,而无需物理处理标记的对象。 例如,随时间变化的道路标记以及仓库中的随当前库存的变化的地板标记。 投影标记在多种医学治疗中(例如放射疗法)至关重要,以确保对目标区域进行高精度治疗。 Holo / Or可以为几乎任何形状或设计的投影标记创建自定义的结构化光图案。

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图3.用于标记的定制化多点设计。对于具有奇数个光束的标准分束器来说,分离角为+1阶和0阶之间的角度(0阶为所需光束)。
对于具有偶数个光束的标准分束器,分离角是+1级和-1级之间的角度(0级不是所需的光束)。
但是,Holo / Or也能够设计定制化的光束分束器以及激活、停用任何阶次的分束器。
通常,有在特定距离处生成聚焦良好的光斑的需求。 这可以通过在DOE之后添加一个简单的聚焦透镜轻松实现,该透镜的BFL(后焦距)确定了到多点焦平面的工作距离(WD)。 参见下面的图2。

表面检查

应用结构化的光图案进行表面检查是准确评估大面积裂缝和瑕疵的有效方法。 在物体表面上照射二维光图案,光经过物体反射后进入光检测器进行处理和分析(通过三角测量法)。物体表面上的瑕疵位置将不会像预期的那样反射,基于此差异可以测量瑕疵的位置和大小。

可以通过设计定制的结构化光图案来满足检查需求,改变照明图案的特征和发散角可以调整检查的表面积大小。

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图4.  激光格栅检查物体的轮廓。

圆柱/管映射

结构化光拥有几个重要功能,例如检测煤气管道中的泄漏位置,尽早识别高速公路隧道中的裂缝,以防止将来进行昂贵的结构性修复,用于内窥镜和结肠镜诊断,以及在狭窄和宽大的圆柱结构内进行精确测量。特别的,同心圆的结构化光图案可用于管壁的3D映射。最近已证明,这种类型的光图案最适合这些映射类型的应用。同心圆图案由其全角和环数定义,可根据应用需求进行定制。 

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 5.  管道检查。2

图6.  多圆圈图案。