Оптическая система 3-D лазерного сканера

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет(72) Авторы Краморева Лариса Ивановна Савицкий Александр Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет(57) Оптическая система 3- лазерного сканера, состоящая из лазера, видеокамеры, подключенной к компьютеру, отличающаяся тем, что после лазера помещают коллиматор,аксикон, оптический элемент с сильной сферической аберрацией, электронный механизм перемещения оптического элемента с сильной сферической аберрацией вдоль оптической оси.(56) 1. Фролов А. Технологии трехмерного наземного лазерного сканирования//эл. каталог Лазерное сканирование, публикации Инженерной компании НГКИ Электронный ресурс. 2006. Режим доступа ///4. Дата доступа 11.07.2013. Фиг. 1 Полезная модель относится к лазерной технике и может быть использована в области медицины, инженерного анализа, промышленного дизайна для дистанционного сканирования и цифрового определения физических объектов. 99602014.02.28 Известна оптическая система 3- лазерного сканера, состоящая из лазера, отражательного элемента с электронно-вращательным механизмом развертки, сервопривода горизонтального круга, видеокамеры, подключенной к компьютеру. Принцип работы 3- лазерного сканера реализуется следующим образом. Лазер располагают под углом не менее 30 по отношению линии зрения видеокамеры. Когерентный световой пучок направляют на отражательный элемент. С помощью электронно-вращательного привода приводят в движение отражательный элемент и преобразуют световой пучок в световую линию. С помощью сервопривода горизонтального круга несколько раз осуществляют дистанционное сканирование физического объекта, который располагают на определенном расстоянии от лазерного сканера. С помощью видеокамеры, подключенной к компьютеру, регистрируют процесс сканирования с последующей обработкой и преобразованием изображения объекта в 3- формат 1 (прототип). Недостатком прототипа является сложность конструкции оптической системы лазерного сканера, которая включает в себя два электронно-механических привода для реализации вращения отражательного элемента и изменения триангулярного угла сканирующего лазерного пучка, что приводит к снижению надежности эксплуатации устройства. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании оптической системы 3- лазерного сканера, позволяющей повысить надежность эксплуатации за счет уменьшения количества электронно-механических приводов. Задача решается за счет того, что оптическая система 3- лазерного сканера состоит из лазера, видеокамеры, подключенной к компьютеру. Причем после лазера помещают коллиматор, аксикон, оптический элемент с сильной сферической аберрацией, электронный механизм перемещения оптического элемента с сильной сферической аберрацией вдоль оптической оси. На фиг. 1 показан общий вид устройства. Устройство состоит из лазера 1, коллиматора 2, аксикона 3, оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4, электронного механизма перемещения оптического элемента с сильной сферической аберрацией 5, видеокамеры 6, подключенной к компьютеру. Возможность реализации полезной модели и решения поставленной задачи подтверждена экспериментально. В установке источником когерентного света 1 является гелийнеоновый лазер ЛГН-208 А с длиной волны 0,63 мкм. Лазер 1 располагают под углом 45 по отношению линии зрения видеокамеры 6. Когерентный световой пучок пропускают через коллиматор 2. Затем исходный коллимированный световой пучок направляют на аксикон 3 с углом при основании 2 и показателем преломления а 1,5, который формирует бесселев световой пучок с фокальной длиной около 25-30 см. За аксиконом в области фокальной длины бесселевого светового пучка помещают собирающую линзу с сильной сферической аберрацией 4 с показателем преломления 1,7, радиусом кривизны 7,5 мм, которая фокусирует бесселев световой пучок в многокольцевое пространственно вытянутое поле, внешний диаметр которого составляет около 0,9 мм. Кольцевое поле формируется в области фокальной длины линзы с сильной сферической аберрацией и является источником генерации перестраиваемого псевдо-бесселева светового пучка с размерами центрального и кольцевых максимумов, зависящими от продольной координаты. Число колец и период псевдо-бесселева пучка изменяют с помощью электронного механизма перемещения оптического элемента с сильной сферической аберрацией 5 вдоль оптической оси схемы. Изображенный на фиг. 2 объект помещают на расстоянии 125 см от оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4. Сканирование объекта производят с помощью электронного механизма перемещения оптического элемента с сильной сферической аберрацией 5. Фиг. 3 демонстрирует распределение интенсивности перестраиваемого псевдо-бесселева светового пучка на объекте сканирования. В первом случае число колец перестраиваемого псевдо-бесселева светового пучка 8, период колец составляет 5 мм. В другом случае число колец перестраиваемого псевдо-бесселева 2 99602014.02.28 светового пучка 98, период колец составляет 2 мм. С помощью видеокамеры 6, подключенной к компьютеру, регистрируют процесс сканирования. Полезная модель содержит минимальное количество электронно-механических приводов и обеспечивает создание высокодетализированных репродукций физических объектов путем перемещения одного оптического элемента вдоль оптической оси системы, что позволяет в значительной степени повысить надежность эксплуатации 3- лазерного сканера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3