以微型陣列光源進行次毫米級三維量測之視覺演算法設計與實作

Abstract

在常見的三維量測光源中，VCSEL陣列光源具有小尺寸的優勢。這使得它可以在狹小空間被用作三維量測的光源。若能在狹小空間達到次毫米的量測精度，將會有很多應用。例如可用於量測工業管線的內壁，或者用於內視鏡手術上。儘管以DLP projector光源的三維量測裝置可以達到微米級，但它的體積相對於這些應用而言太大。目前大部份使用VCSEL array量測裝置的精度都在1毫米以上。不過，我們認為VCSEL array事實上有機會達到次毫米級的量測精度，因為它的發光點間距在數十微米的等級。本研究提出了一個利用VCSEL陣列光源進行三維量測的架構，包含校正方式以及三維重建的演算法，其複雜度為O(z2n + n2)，其中n為光點數，z為一個小常數5。這個方法透過階高塊驗證，最大高度估計誤差在0:017毫米以內。另外，本研究也提出了如何應用此架構於LGA 1155處理器腳座檢測問題上，而這項檢測需要檢查腳座上金屬球的位置是否正常範圍內：垂直方向偏移0:250毫米及水平方向偏移0:125毫米以內。這證實了本研究的方法具有工業應用價值。