CN105029831A - 三维足部和鞋楦扫描仪及扫描模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维足部和鞋楦扫描仪及扫描模块，本发明中三维足部和鞋楦扫描仪包括用于限定待扫描物品的位置的限定框架，能在所述限定框架内进行往复直线运动的直线运动机构，直线运动机构上固定安装有支架，支架上设置有若干个扫描模块；扫描模块由相机和分别设置在相机两侧的激光线发射器组成。本发明提供的三维足部和鞋楦扫描仪结构简单，使用方便，扫描精度高，成本低。

Description

三维足部和鞋楦扫描仪及扫描模块

技术领域

本发明涉及一种扫描仪，具体涉及一种三维足部和鞋楦扫描仪及扫描模块。

背景技术

随着现代生活水平的不断提高，人们对服饰穿着的舒适度要求也越来越高，特别是穿着在脚部的鞋子，其舒适度直接影响到人的出行和日常生活，因而选择一双合适的鞋子是十分重要的。随着科学技术的飞速发展，尤其是计算机辅助设计和机械自动化的快速发展，使得制鞋业由传统的手工业向现代化的计算机辅助及机械化自动制鞋方向变革，原有人工测量工作，已经转向自动扫描测量。

在整个鞋类自动化设计制造流程中，使用三维扫描仪获取人的足部和鞋楦的三维信息是至关重要的一环。只有准确而快速地获取到足部的三维数据，才能准确地得到足部的各项特征及参数，其后的鞋楦设计及制造等工序才能顺利完成，而制作出来的鞋也会更加适合使用者。

现在的激光、白光、红外光源的非接触三维扫描技术已经相对成熟。已经有不少包括国内外的公司推出了基于激光的三维足部和鞋楦扫描仪。基于人足和鞋楦的形状特征，为了达到足够的三维测量精度并获取完整的曲面，此类扫描仪需使用八个相机和四个激光线发射器。每两个相机和一个激光线发射器组成一个方向上的扫描模块，共有四个扫描模块从四个方向获取三维数据，四个激光线发射器发出的激光线共面，和导轨方向垂直，四个扫描模块安装在直线导轨上，从导轨一端运动到另一端进行扫描，八台相机同时拍摄多幅图像，一般是每1毫米或0.5毫米一副，行程约400毫米。每个扫描模块获得几百到上千幅图像，将图像上传到电脑，使用图像处理算法，提取激光线，使用三角测量原理，计算获得三维曲面。其中四个扫描模块获得的三维曲面，需要拼接成一个完整的足型或鞋楦三维曲面。此类三维扫描仪，由于采用八个相机必然带来较高成本。同时，八个相机也会大大增加数据采集量，使采集的图像处理复杂性增大，也增加了系统故障率。

现有的一种三维激光足型扫描仪中采用三个相机配合三个激光线发射器的足型扫描方案，此方案虽然相机数量减少，但付出的代价是足部两侧和脚趾部分都会出现曲面缺失。虽然可以用曲面补洞算法修补，但修补的部分不是真实测量的三维数据。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种三维足部和鞋楦扫描仪。

本发明提出的三维足部和鞋楦扫描仪，包括：

限定框架，用于限定待扫描物品的位置；

直线运动机构，能在所述限定框架内进行往复直线运动；

直线运动机构上固定安装有支架，所述支架上设置有若干个扫描模块，所述扫描模块由相机和分别设置在相机两侧的激光线发射器组成。

上述技术方案中，所述支架中间设置有一个扫描模块。

上述技术方案中，所述支架由横杆和横杆两端分别设置的立杆组成，所述横杆中间设置有一个扫描模块，每个立杆上均设置有一个扫描模块。

上述技术方案中，所述支架由横杆和横杆两端分别设置的立杆组成，所述横杆两端分别设置有一个扫描模块，每个立杆上均设置有一个扫描模块。

上述技术方案中，所述支架由横杆和横杆两端分别设置的立杆组成，所述横杆两端分别设置有一个扫描模块，每个立杆上均设置有一面反射镜。

上述技术方案中，所述支架的两端分别设置有一个扫描模块，所述支架的两侧分别设置有反射镜，所述反射镜的长度大于或等于直线运动机构的运行长度。

上述技术方案中，所述相机镜头的轴线与直线运动机构的运动方向夹角为0-90度。

上述技术方案中，所述直线运动机构为导轨和设置在导轨上的滑块，所述支架固定安装在滑块上。

本发明还公开了一种三维足部和鞋楦扫描模块，包括：

相机，用于拍摄图像；

分别位于相机两侧的激光线发射器，用于投射激光线到物体表面进行定位；

所述相机镜头的轴线与激光线发射器的轴线的夹角为0-90度。

上述技术方案中，所述激光线发射器为一字线激光器。

本发明对传统的扫描足部和鞋楦的激光扫描模块进行了改进：原有的技术中，每个扫描模块包含两个个相机和一个激光器。本发明中的每个扫描模块包含一个个相机和两个激光器，由于相机成本远高于激光器，所以本方案可大幅降低成本，减少相机数量也降低了图像采集传输的成本复杂性和故障率，同时视场相对于传统的方案没有损失，通过采用一个相机和位于相机两侧的激光线发射器组成一个扫描模块，每个相机分别获取左右两个激光线发射器扫描时照相得到的图片信息，从而做到一个相机就能同时满足两个视角的要求；其中激光线发射器优选一字线激光器；激光线发射器的轴线和相机镜头轴线之间成0-90度之间的某个夹角，且两者可共平面也可位于不同的平面，同时两侧的激光线发射器的轴线和相机镜头轴线的夹角可相同也可不相同；其中当激光线发射器的轴线和相机镜头轴线的夹角接近0度时，相机镜头轴线和激光发射器的轴线接近平行，每个相机分别获得左右两个激光发射器的图像信息。且两个激光线在相机感光芯片上距离较远，不会干扰；当上述夹角慢慢增大时（相机两侧激光头都向中间旋转），两侧激光发射器在待扫描物体上形成的激光线在相机感光芯片上的成像也慢慢靠近。当夹角大到一定程度，两侧激光线在感光芯片上的成像会交叉，导致图像识别算法无法分辨，此时可以控制左右激光发射器分开工作，两侧激光发射器不同时打开，帮助区分左右两侧激光器在物体上形成的激光线，或通过两侧激光器使用不同颜色的激光，帮助区分，避免干扰。

本发明中的三维足部和鞋楦扫描仪通过采用若干个扫描模块，做到对放置在限定框架中的物品精确扫描的功能，可以选用二至四个扫描模块对物品进行全方位的扫描；其中选用三个扫描模块时，安装在支架上的三个扫描模块分别位于被扫描物体的底部和上部两侧；当采用四个扫描模块时，扫描模块分别设置在支架两端和支架两端分别设置的立杆上；采用两个扫描模块时，用反射镜代替另外两个扫描模块，这样每一个扫描模块的视场都分成上下两部分，经过反射镜反射相机视场和激光线，获得上面的视角，使每个相机被分割成四个虚拟相机，从而做到只用两个相机就能对物品进行全面扫描的功能；采用两个扫描模块时，还还可以在支架两侧分别设置反射镜，反射镜可以固定设置在限定框架上，也可以独立设置，反射镜的长度大于或者等于直线运动机构直线运动的长度；还可以只在支架中间设置一个相机，专门用来扫描足底的图像。

综上所述，本发明中的三维足部和鞋楦扫描仪在减少相机数量的同时，做到全面、精确的扫描，结构简单，使用方便，扫描精度高，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例1的三维足部和鞋楦扫描仪的结构示意图；

图2为本发明实施例2的三维足部和鞋楦扫描仪的结构示意图；

图3为本发明实施例3的三维足部和鞋楦扫描仪的结构示意图；

图4为本发明实施例4的三维足部和鞋楦扫描仪的结构示意图；

图5为本发明实施例5的三维足部和鞋楦扫描仪的结构示意图；

图6为本发明实施例6中扫描模块的结构示意图；

图7为本发明实施例7中扫描模块的结构示意图。

图中：1-限定框架；2-直线运动机构；3-支架；

4-扫描模块；5-相机；6-激光线发射器；

7-横杆；8-立杆；9-反射镜；

10-导轨；11-滑块。

具体实施方式

以下结合具体实施例进行说明：

实施例1

一种三维足部和鞋楦扫描仪，如图1和图7所示，包括限定框架1、直线运动机构2，直线运动机构2上固定安装有支架3，支架3中间设置有一个扫描模块4；扫描模块4的结构如图6所示，扫描模块4由相机5和分别设置在相机5两侧的激光线发射器6组成，相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面，且两者之间的夹角为0度，即两者平行；直线运动机构2由导轨10和设置在导轨10上的滑块11组成，支架3固定安装在滑块11上，滑块11在导轨10上来回运动时，带动支架3和支架3上的扫描模块4对放置在限定框架1中部上方的脚或鞋楦的底部进行扫描。

实施例2

一种三维足部和鞋楦扫描仪，如图2和图7所示，包括限定框架1、直线运动机构2，直线运动机构2上固定安装有支架3，支架3由横杆7和横杆7两端分别设置的立杆8组成，所述横杆7中间设置有一个扫描模块4，两端的立杆8上分别设置有扫描模块4，三个扫描模块4的相机镜头轴线两两成120度，保证对位于三个扫描模块4中间的脚或鞋楦进行360度扫描；扫描模块4由相机5和分别设置在相机5两侧的激光线发射器6组成，相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面，且两者之间的夹角为0度，即两者平行，三个扫描模块4的相机5镜头的轴线共平面，且该平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度；直线运动机构2由导轨10和设置在导轨10上的滑块11组成，支架3固定安装在滑块11上，滑块11在导轨10上来回运动时，带动支架3和支架3上的扫描模块4进行扫描。

实施例3

一种三维足部和鞋楦扫描仪，如图3和图7所示，包括限定框架1、直线运动机构2，直线运动机构2上固定安装有支架3，支架3由横杆7和横杆7两端设置的立杆8组成，横杆7两端分别设置有一个扫描模块，两个立杆8上分别设置有扫描模块4，四个扫描模块4的相机5的镜头轴线共平面，且相邻的相机轴线成90度；扫描模块4由相机5和分别设置在相机5两侧的激光线发射器6组成，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度，相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面，且两者之间的夹角为0度，即两者平行，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度；直线运动机构2由导轨10和设置在导轨10上的滑块11组成，支架3固定安装在滑块11上。

实施例4

一种三维足部和鞋楦扫描仪，如图4和图7所示，包括限定框架1、直线运动机构2，直线运动机构2上固定安装有支架3，支架3由横杆7和横杆7两端分别设置的立杆8组成，横杆7两端分别设置有一个扫描模块4，立杆8上分别设置有反射镜9，两个扫描模块4的相机5轴线和两个反射镜9的镜面垂直入射光线相交，且相邻的轴线和镜面垂直入射光线成90度角，通过镜面的反射，垂直方向上的扫描模块4中相机5能够得到上、下两个方向的视角，从而只需左右两个扫描模块4，就可以获得待扫描足部或鞋楦360度的激光线轨迹；扫描模块4由相机5和分别设置在相机5两侧的激光线发射器6组成，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度，相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面，且两者之间的夹角为0度即两者平行，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度；直线运动机构2由导轨10和设置在导轨10上的滑块11组成，支架3固定安装在滑块11上。

实施例5

一种三维足部和鞋楦扫描仪，如图5和图7所示，包括限定框架1、直线运动机构2，直线运动机构2上固定安装有支架3，支架3两端分别设置有一个扫描模块4，支架3两侧分别设置有反射镜9，反射镜9分别固定设置在支架3两侧的限定框架1上，反射镜9的长度与导轨10的长度相同，通过镜面的反射，扫描模块4中相机5能够得到上、下两个方向的视角，从而只需左右两个扫描模块4，就可以获得带扫描足部或鞋楦360度的激光线轨迹；扫描模块4由相机5和分别设置在相机5两侧的激光线发射器6组成，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度，相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面，且两者之间的夹角为0度，即两者平行，相机5镜头的轴线所在平面与直线运动机构2的运动方向夹角为90度；直线运动机构2由导轨10和设置在导轨10上的滑块11组成，支架3固定安装在滑块11上。

实施例6

一种三维足部和鞋楦扫描模块，如图6所述，包括用于拍摄图像的相机5；分别位于相机5两侧的激光线发射器6，用于投射激光线到物体表面；相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线的夹角为0度，即两者平行；激光线发射器6为一字线激光器。

实施例7

一种三维足部和鞋楦扫描模块，如图7所述，包括用于拍摄图像的相机5；分别位于相机5两侧的激光线发射器6，用于投射激光线到物体表面；相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线的夹角为0度，即两者平行，且相机5镜头的轴线与激光线发射器6的轴线共平面。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于，包括：

限定框架（1），用于限定待扫描物品的位置；

直线运动机构（2），能在所述限定框架（1）内进行往复直线运动；

直线运动机构（2）上固定安装有支架（3），所述支架（3）上设置有若干个扫描模块（4），所述扫描模块（4）由相机（5）和分别设置在相机（5）两侧的激光线发射器（6）组成。

2.根据权利要求1所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述支架（3）中间设置有一个扫描模块（4）。

3.根据权利要求1所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述支架（3）由横杆（7）和横杆（7）两端分别设置的立杆（8）组成，所述横杆（7）中间设置有一个扫描模块（4），每个立杆（8）上均设置有一个扫描模块（4）。

4.根据权利要求1所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述支架（3）由横杆（7）和横杆（7）两端分别设置的立杆（8）组成，所述横杆（7）两端分别设置有一个扫描模块（4），每个立杆（8）上均设置有一个扫描模块（4）。

5.根据权利要求1所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述支架（3）由横杆（7）和横杆（7）两端分别设置的立杆（8）组成，所述横杆（7）两端分别设置有一个扫描模块（4），每个立杆（8）上均设置有一面反射镜（9）。

6.根据权利要求1所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述支架（3）的两端分别设置有一个扫描模块（4），所述支架（3）的两侧分别设置有反射镜（9），所述反射镜（9）的长度大于或等于直线运动机构（2）的运行长度。

7.根据权利要求1-6中任一项所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述相机（5）镜头的轴线与直线运动机构（2）的运动方向夹角为0-90度。

8.根据权利要求1-6中任一项所述三维足部和鞋楦扫描仪，其特征在于：所述直线运动机构（2）为导轨（10）和设置在导轨（10）上的滑块（11），所述支架（3）固定安装在滑块（11）上。

9.一种三维足部和鞋楦扫描模块，其特征在于，包括：

相机（5），用于拍摄图像；

分别位于相机（5）两侧的激光线发射器（6），用于投射激光线到物体表面；

所述相机（5）镜头的轴线与激光线发射器（6）的轴线的夹角为0-90度。

10.根据权利要求8所述三维足部和鞋楦扫描模块，其特征在于：所述激光线发射器（6）为一字线激光器。