CN104266586B - 一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统 - Google Patents

一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，包括：底座、K根工件支撑杆、K个驱动装置、M个光发射器、N个图像采集器、支撑架和中央处理器；K根工件支撑杆垂直安装在底座上，每一根工件支撑杆均对应设置有一个驱动装置以驱动其进行长度方向上的伸缩，扫描件通过工件支撑杆安装在底座上方；支撑架安装在底座上，M个光发射器分别安装在底座和支撑架上并用于向扫描件投射光线，M个光发射器投射光线可全面覆盖扫描件；N个图像采集器分别安装在底座和支撑架上，用于对扫描件进行图像采集并可实现360°拍摄角度。本发明提出的一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其与扫描件相对位置固定，有利于提高模型精度。

Description

一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统
技术领域
本发明涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统。
背景技术
视觉三维测量是基于视觉概念的非接触三维测量技术，它以图形、图像为基础来恢复三维形状，具有高速高效、高度自动化和成本低等优点。在要求自动、在线、快速的现代工业三维测量技术中，视觉三维测量是最为重要的发展方向。该技术可对人体、产品模型及不允许接触的表面进行测量，因此在逆向工程、快速原型、虚拟现实、机器视觉等领域具有广泛的应用前景，具体涉及到汽车、制造业、航空航天、医学、整形、考古、机器人等众多行业。
视觉三维测量技术一种常见的应用就是三维扫描仪。现今，三维扫描仪实现拍摄角度的转换是通过改变扫描仪与被扫描件(A)的相对位置来实现的，不仅劳动强度大，移动速度慢，而且相对坐标变化大，难以掌控，不利于拍摄图像的均衡性，增加了拼接难度。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其与扫描件相对位置固定，有利于提高模型精度。
本发明提出的一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，包括：底座、K根工件支撑杆、K个驱动装置、M个光发射器、N个图像采集器、支撑架和中央处理器；
K根工件支撑杆垂直安装在底座上，每一根工件支撑杆均对应设置有一个驱动装置以驱动其进行长度方向上的伸缩，扫描件通过工件支撑杆安装在底座上方；
支撑架安装在底座上，M个光发射器分别安装在底座和支撑架上并用于向扫描件投射光线，M个光发射器投射光线可全面覆盖扫描件；
N个图像采集器分别安装在底座和支撑架上，用于对扫描件进行图像采集并可实现360°拍摄角度；
中央处理器分别连接K个驱动装置、M个光发射器和N个图像采集器控制其工作，并接收图像采集器发送的图像数据并进行处理运算，建立三维模型。
优选地，K根工件支撑杆均匀分布在底座上。
优选地，2≦M≦6。
优选地，2≦N≦6。
优选地，承载扫描件时，K根工件支撑杆中仅与扫描件有相互力作用的工件支撑杆与扫描件接触。
优选地，不与扫描件接触的工件支撑杆均调节到最短状态。
优选地，每一根工件支撑杆均对应设置一个压力传感器并连接中央处理器。
本发明提供额可实现360°拍摄角度的照相扫描系统工作时，由于扫描件摆放好后，其位置是固定不便的，M个光发射器和N个图像采集器通过其安装位置的设置与扫描件摆放位置的调整来实现全面光线覆盖和360°拍摄角度，既扫描过程中，图像采集器与扫描件位置固定，相对坐标无变化，从而避免了对采集数据进行坐标统一的工作，降低了采集图像拼接难度，有利于提高拼接精确度。
另外，本发明自动调节扫描件摆放角度，劳动强度小，而且根据压力传感数值判断扫描件实际需要的工件支撑杆，并将冗余工件支撑杆收到最短状态，避免与扫描件接触，实时性强，失误机会小，最大程度减少扫描盲点。
附图说明
图1为本发明提出的一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统示意图；
图2为本发明提出的一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统控制结构图。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明提出的一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，包括：底座1、K根工件支撑杆2、K个驱动装置、K个压力传感器、M个光发射器3、N个图像采集器4、支撑架5和中央处理器。
K根工件支撑杆2垂直安装在底座1上，每一根工件支撑杆2均对应设置有一个驱动装置以驱动其进行长度方向上的伸缩，扫描件A通过工件支撑杆2安装在底座1上方。K个压力传感器分别连接K根工件支撑杆2以监控对应的工件支撑杆2受力情况。
承载扫描件A时，K根工件支撑杆2中仅与扫描件A有相互力作用的工件支撑杆2与扫描件A接触，不与扫描件A接触的工件支撑杆2均调节到最短状态，以尽可能避免扫描盲点，增加扫描信息的全面性。具体实施时，K根工件支撑杆2可均匀分布在底座1上，以便间隙不均匀对扫描件A的摆放角度有限制，无法实现最佳拍摄角度。
支撑架5安装在底座1上，M个光发射器3分别安装在底座1和支撑架5上并用于向扫描件A投射光线，M个光发射器3投射光线可全面覆盖扫描件A。
N个图像采集器4分别安装在底座1和支撑架5上，用于对扫描件A进行图像采集并可实现360°拍摄角度，以避免拍摄死角。
本发明具体实施时，M可在2≦M≦6范围取值，光发射器3的数量和安装位置确定后，可根据扫描件A的外观形状通过调整摆放角度来实现光线的全面覆盖。例如，当扫描件A为球形时，只需要在其底部和顶部各设置一个光发射器3便可实现光线全面覆盖；当扫描件A为立方体时，如果将其按对角线垂直的方向摆放，在其底部和顶部各设置一个光发射器3便可实现光线全面覆盖，如果将其水平摆放，则需要在其六个表面各设置一个光发射器3方可实现光线全面覆盖；当扫描件A外观为不规则形状时，光发射器3的数量可根据需要另行计算。
本发明具体实施时，N可在2≦N≦6范围取值，图像采集器4的数量和安装位置确定后，可根据扫描件A的外观形状通过调整摆放角度来实现360°拍摄角度。例如，当扫描件A为球形时，只需要在其底部和顶部各设置一个图像采集器4便可实现360°拍摄角度；当扫描件A为立方体时，如果将其按对角线垂直的方向摆放，在其底部和顶部各设置一个图像采集器4便可实现360°拍摄角度，如果将其水平摆放，则需要在其六个表面各设置一个图像采集器4方可实现360°拍摄角度；当扫描件A外观为不规则形状时，图像采集器4的数量可根据需要另行计算。
中央处理器分别连接K个驱动装置、K个压力传感器、M个光发射器3和N个图像采集器4，其接收K个压力传感器的传感数据，并控制K个驱动装置、M个光发射器3和N个图像采集器4工作，中央处理器还接收图像采集器4发送的图像数据并进行处理运算，建立三维模型。
该照相扫描系统的具体工作方式为，扫描件A摆放到工件支撑杆2上后，中央处理器通过驱动装置分别控制每一根工件支撑杆2进行伸缩，以实现预定的最佳摆放角度，并根据接收到的压力传感器数据，控制压力数值小于预设阈值的对应工件支撑杆2收到最短状态不与扫描件A接触；中央处理器控制M个光发射器3和N个图像采集器4开启，M个光发射器3投射光线并全面覆盖扫描件A，N个图像采集器4对扫描件A360°拍摄深度图像并发送到中央处理器，中央处理器图像数据并进行处理运算，建立三维模型。
本实施方式中，由于扫描件A摆放好后，其位置是固定不便的，M个光发射器3和N个图像采集器4通过其安装位置的设置与扫描件A摆放位置的调整来实现全面光线覆盖和360°拍摄角度，既扫描过程中，图像采集器4与扫描件A位置固定，相对坐标无变化，从而避免了对采集数据进行坐标统一的工作，降低了采集图像拼接难度，有利于提高拼接精确度。
另外，本实施方式中，自动调节扫描件A摆放角度，劳动强度小，而且根据压力传感数值判断扫描件A实际需要的工件支撑杆2，并将冗余工件支撑杆2收到最短状态，避免与扫描件A接触，实时性强，失误机会小，最大程度减少扫描盲点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其特征在于，包括：底座(1)、K根工件支撑杆(2)、K个驱动装置、M个光发射器(3)、N个图像采集器(4)、支撑架(5)和中央处理器；
K根工件支撑杆(2)垂直安装在底座(1)上，每一根工件支撑杆(2)均对应设置有一个驱动装置以驱动其进行长度方向上的伸缩，扫描件(A)通过工件支撑杆(2)安装在底座(1)上方；
支撑架(5)安装在底座(1)上，M个光发射器(3)分别安装在底座(1)和支撑架(5)上并用于向扫描件(A)投射光线，M个光发射器(3)投射光线可全面覆盖扫描件(A)；
N个图像采集器(4)分别安装在底座(1)和支撑架(5)上，用于对扫描件(A)进行图像采集并可实现360°拍摄角度；
中央处理器分别连接K个驱动装置、M个光发射器(3)和N个图像采集器(4)控制其工作，并接收图像采集器(4)发送的图像数据并进行处理运算，建立三维模型；
承载扫描件(A)时，K根工件支撑杆(2)中仅与扫描件(A)有相互力作用的工件支撑杆(2)与扫描件(A)接触；不与扫描件(A)接触的工件支撑杆(2)均调节到最短状态。
2.如权利要求1所述的可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其特征在于，K根工件支撑杆(2)均匀分布在底座(1)上。
3.如权利要求1所述的可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其特征在于，2≦M≦6。
4.如权利要求1所述的可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其特征在于，2≦N≦6。
5.如权利要求1至4任一项所述的可实现360°拍摄角度的照相扫描系统，其特征在于，每一根工件支撑杆(2)均对应设置一个压力传感器并连接中央处理器。
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