CN107990840A - 一种用于座椅检测的3d扫描装置以及座椅检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及座椅检测领域，具体涉及一种用于座椅检测的3D扫描装置以及座椅检测方法，其中用于座椅检测的3D扫描装置包括：3D扫描机构、数据采集器、建模数据输入器和比对终端；所述3D扫描机构包括，物件固定座和扫描舱，所述物件固定座上设置有转盘；所述扫描舱内设置有横向扫描轨道和纵向扫描轨道，所述横向扫描轨道与所述纵向扫描轨道相互连接，所述扫描舱内还设置有沿所述横向扫描轨道与所述纵向扫描轨道滑动的扫描仪；所述扫描仪测量到的数据通过数据线传递到数据采集器后，送入比对终端中与来自建模数据输入器的标准模型进行比对。

Description

一种用于座椅检测的3D扫描装置以及座椅检测方法

技术领域

本发明涉及座椅检测领域，具体涉及一种用于座椅检测的3D扫描装置以及座椅检测方法。

背景技术

目前，按照人体工程学设计的椅子非常受市场的欢迎，由于其独特的曲面设计，符合人体的身体曲线，从而使得使用者能够得到十分舒适的坐姿体验。然而，由于椅面材料的不同，椅子缝线位置以及拉力的区别，会导致实际生产过程中，成品椅面的曲线未必能达到设计所需要的形状，从而影响使用者的实际使用体验。然而，传统的椅子检测方式难以对曲面形状进行定义与检测，导致很多所谓的人体工程学设计的椅子并没有真正的对表面形状进行复合检查就进入了市场。故需要设计一种用于座椅检测的3D扫描装置能够有效对椅子椅面形状进行检测的设备，用以提高出厂椅面的形状合格率。

发明内容

本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种用于座椅检测的3D扫描装置。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于座椅检测的3D扫描装置，包括：3D扫描机构、数据采集器、建模数据输入器和比对终端；所述3D扫描机构包括，物件固定座和扫描舱，所述物件固定座上设置有转盘；所述扫描舱内设置有横向扫描轨道和纵向扫描轨道，所述横向扫描轨道与所述纵向扫描轨道相互连接，所述扫描舱内还设置有沿所述横向扫描轨道与所述纵向扫描轨道滑动的扫描仪；所述扫描仪测量到的数据通过数据线传递到数据采集器后，送入比对终端中与来自建模数据输入器的标准模型进行比对。

通过将座椅送入扫描舱，扫描仪在横向扫描轨道和纵向扫描轨道上滑动的方式进行建模的方式，能有效提高建模的准确性，保证了检测准确性。此外，通过转盘转动的方式，能够使得扫描仪能准确扫描到整个椅子，保证了建模的准确性。

作为优选，所述横向扫描轨道和纵向扫描轨道内设置有传动机构和滑槽，所述扫描仪通过所述传动机构沿所述滑槽运动；所述链传动机构包括，驱动轮、从动轮、传动带、变向轮和滑块，所述驱动轮、从动轮和变向轮为带轮或链轮，所述传动带为皮带或链条，所述扫描仪通过所述滑块与所述传动机构相连。

作为优选，所述驱动轮与驱动电机相连，所述传动带包括设置在所述横向扫描轨道内的横向段以及设置在所述纵向扫描轨道内的纵向段，所述横向段与所述纵向段相连形成一个L形的环，所述驱动轮与所述从动轮设置在环内，所述变向轮设置在L形的转角处。

作为优选，所述滑块包括，滑块本体、槽内导向杆和引导槽，所述槽内导向杆安装在所述滑槽内，起导向作用；所述引导槽与所述滑块运动方向垂直设置，所述引导槽内插有与所述传动带固定连接的引导块。

上述的传动机构与扫描仪的组合，使得扫描仪在一次往复过程中可以扫描到椅子的顶面与侧面，再配合上转盘的作用，使得整个装置通过扫描仪4次的往复就可以完成对整个椅子的扫描工作，并且整个扫描过程中准确度高，保证了检测结果的准确性。

作为优选，所述扫描舱底部设置有滑轨，所述物件固定座两侧设置有滑道，所述物件固定座通过推送汽缸沿所述滑轨将所述转盘送入或滑出所述扫描舱。

作为优选，所述扫描舱朝向所述物件固定座一侧设置有升降门，所述升降门通过升降电机与齿轮齿条实现升降功能。

作为优选，所述扫描仪包括，照明灯和扫描镜头，所述扫描镜头数量为两个，对称分布在所述照明灯的两侧。

通过关门开灯式的封闭扫描舱的扫描方式，可以有效减少外界环境的干扰，提高了扫描准确性。

作为优选，所述物件固定座内设置有驱动槽轮和控制圆盘，所述驱动槽轮与所述转盘同心相连，所述控制圆盘与转动控制电机相连，所述控制圆盘包括，缺口圆盘体和转动柱杆体，所述转动柱杆体末端设置有柱销，所述驱动槽轮圆周上设置有4个均布的柱销槽，所述柱销槽与所述柱销相互匹配。上述结构，通过控制电机合适的转速便可自动完成对转盘的间隔式旋转，从机械结构上提高了设备的自动化程度。

一种采用3D扫描装置的座椅检测方法，包括以下几个步骤：

（1）座椅定位：将待检测座椅放置在转盘后，通过推送汽缸将整个物件固定座推入扫描舱内，关闭升降门，为扫描做准备；

（2）模型数据采集：通过上述3D扫描机构进行椅座数据的采集；3D扫描过程采用反光法建模，关闭升降门后的扫描舱为黑暗密室环境，扫描时，通过照明灯提供光源，平且通过对称设置的双扫描镜头进行数据采集；扫描仪通过传动机构沿横向扫描轨道和纵向扫描轨道进行一次往复的行程作为一个扫描周期，该往复的行程包括一个出发行程和一个复位行程，出发行程为采集行程，起到主要建模的功能，复位行程为校验行程，起到校对补缺的功能；整个3D的扫描建模过程包括4个扫描周期，每个扫描周期之间通过转盘将被检测的椅子旋转90°；

（3）标准模型数据输入：通过建模数据输入器将标准模型输入比对终端，所述标准模型为事先制作完成的3D模型数据，标准模型中将座椅的椅座与椅脚部分在高度上进行标记；

（4）分析比对：在比对终端内将步骤2中3D扫描获得的数据与步骤3中输入的标准模型进行比对分析，判别被测座椅是否合格；比对过程采用顶部标高对齐比对方式，既将测量模型的顶部与标准模型的顶部对齐后向下比对，比对过程采用有限元对比分析法；向下比对过程中，可选选择完全比对或仅比对椅座部分。

作为优选，上述步骤2中，在扫描舱内设置标高测量器，所述标高测量器为光栅距器，测量的数据用于上述步骤4中的标高对齐。

综上所述，本发明的有益效果：

① 本发明所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，扫描准确度高，提高了建模数据的准确性，建模速度块，整个扫描建模的自动化程度高。

② 本发明所述的一种采用3D扫描装置的座椅检测方法，采用指定标高自上向下比对的方式，可以根据标高设备定比对范围，检测效率更高，更符合实际检测的需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中扫描舱的结构示意图；

图3是本发明中传动机构的结构示意图；

图4是本发明中物件固定座的内部结构示意图；

图5是本发明检测方法的示意图。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

根据图1～图4所示，一种用于座椅检测的3D扫描装置，包括：3D扫描机构1、数据采集器2、建模数据输入器3和比对终端4；3D扫描机构1包括，物件固定座11和扫描舱12，物件固定座11上设置有转盘111；扫描舱12内设置有横向扫描轨道121和纵向扫描轨道122，横向扫描轨道121与纵向扫描轨道122相互连接，扫描舱12内还设置有沿横向扫描轨道121与纵向扫描轨道122滑动的扫描仪5；扫描仪5测量到的数据通过数据线传递到数据采集器2后，送入比对终端4中与来自建模数据输入器3的标准模型进行比对。

根据图3所示，横向扫描轨道121和纵向扫描轨道122内设置有传动机构6和滑槽123，扫描仪5通过传动机构6沿滑槽123运动；链传动机构6包括，驱动轮61、从动轮62、传动带63、变向轮64和滑块65，驱动轮61、从动轮62和变向轮64为带轮或链轮，传动带63为皮带或链条，扫描仪5通过滑块65与传动机构6相连，驱动轮61与驱动电机611相连，传动带63包括设置在横向扫描轨道121内的横向段以及设置在纵向扫描轨道122内的纵向段，横向段与纵向段相连形成一个L形的环，驱动轮61与从动轮62设置在环内，变向轮64设置在L形的转角处，滑块65包括，滑块本体651、槽内导向杆652和引导槽653，槽内导向杆652安装在滑槽123内，起导向作用；引导槽653与滑块65运动方向垂直设置，引导槽653内插有与传动带63固定连接的引导块631。

根据图1、图2所示，扫描舱12底部设置有滑轨（图中为示出），物件固定座11两侧设置有滑道112，物件固定座11通过推送汽缸113沿滑轨将转盘111送入或滑出扫描舱12，扫描舱12朝向物件固定座11一侧设置有升降门124，升降门124通过升降电机125与齿轮齿条实现升降功能，扫描仪5包括，照明灯51和扫描镜头52，扫描镜头52数量为两个，对称分布在照明灯51的两侧。

根据具图4所示，物件固定座11内设置有驱动槽轮114和控制圆盘115，驱动槽轮114与转盘111同心相连，控制圆盘115与转动控制电机116相连，控制圆盘115包括，缺口圆盘体1151和转动柱杆体1152，转动柱杆体1152末端设置有柱销1153，驱动槽轮114圆周上设置有4个均布的柱销槽1141，柱销槽1141与柱销1153相互匹配。

装置在使用时，首先将待测座椅放在转盘111上，然后座椅随着推送汽缸113的作用与转盘111一起滑入扫描舱12内，升降门124降下后，驱动电机611带动传动带63控制滑块65与扫描仪5做L形的周期性往复运动，运动过程中扫描仪5进行扫描工作。由于驱动槽轮114在控制圆盘115的控制下做间隔性的转动，只需要将转动控制电机116的转速进行合适的设置，即可调节到扫描仪5完成一侧扫描往复后，被测座椅自动转动90°，直至完成4个侧面的扫描建模。

实施例2：

根据图5所示，一种采用3D扫描装置的座椅检测方法，包括以下几个步骤：

1、座椅定位：将待检测座椅放置在转盘111后，通过推送汽缸113将整个物件固定座11推入扫描舱12内，关闭升降门124，为扫描做准备。

2、模型数据采集：通过上述3D扫描机构1进行椅座数据的采集；3D扫描过程采用反光法建模，关闭升降门124后的扫描舱12为黑暗密室环境，扫描时，通过照明灯51提供光源，平且通过对称设置的双扫描镜头52进行数据采集；扫描仪5通过传动机构6沿横向扫描轨道121和纵向扫描轨道122进行一次往复的行程作为一个扫描周期，该往复的行程包括一个出发行程和一个复位行程，出发行程为采集行程，起到主要建模的功能，复位行程为校验行程，起到校对补缺的功能；整个3D的扫描建模过程包括4个扫描周期，每个扫描周期之间通过转盘111将被检测的椅子旋转90°。

转盘111的转向通过驱动槽轮114与控制圆盘115共同完成，通过选择合适的转动控制电机116转速，可达到扫描仪5完成一侧往复扫描后，座椅自动转向。

3、标准模型数据输入：通过建模数据输入器3将标准模型输入比对终端4，标准模型为事先制作完成的3D模型数据，标准模型中将座椅的椅座与椅脚部分在高度上进行标记。

4、分析比对：在比对终端4内将步骤2中3D扫描获得的数据与步骤3中输入的标准模型进行比对分析，判别被测座椅是否合格。

该比对过程采用顶部标高对齐比对方式，既将测量模型的顶部与标准模型的顶部对齐后向下比对，常规手段为通过软件找出两个模型的顶部进行对齐，也可在步骤2中的扫描舱12内设置标高测量器，标高测量器为光栅距器，通过标高测量器得到检测模型数据的顶部标高位置后与模型顶部对齐后进行比对。比对过程采用有限元对比分析法，当比对数据重合度大于95%，即可认为产品合格。

由于通常情况下同一款椅座会搭配不同款式的椅脚进行组装，故通常情况下不需要完全比对整个座椅的形状数据。在向下比对的过程中，比对到步骤3中标准模型的椅座椅脚分界面即可停止比对。

Claims (10)

1.一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，包括：3D扫描机构（1）、数据采集器（2）、建模数据输入器（3）和比对终端（4）；

所述3D扫描机构（1）包括，物件固定座（11）和扫描舱（12），所述物件固定座（11）上设置有转盘（111）；

所述扫描舱（12）内设置有横向扫描轨道（121）和纵向扫描轨道（122），所述横向扫描轨道（121）与所述纵向扫描轨道（122）相互连接，所述扫描舱（12）内还设置有沿所述横向扫描轨道（121）与所述纵向扫描轨道（122）滑动的扫描仪（5）；

所述扫描仪（5）测量到的数据通过数据线传递到数据采集器（2）后，送入比对终端（4）中与来自建模数据输入器（3）的标准模型进行比对。

2.根据权利要求1所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述横向扫描轨道（121）和纵向扫描轨道（122）内设置有传动机构（6）和滑槽（123），所述扫描仪（5）通过所述传动机构（6）沿所述滑槽（123）运动；所述链传动机构（6）包括，驱动轮（61）、从动轮（62）、传动带（63）、变向轮（64）和滑块（65），所述驱动轮（61）、从动轮（62）和变向轮（64）为带轮或链轮，所述传动带（63）为皮带或链条，所述扫描仪（5）通过所述滑块（65）与所述传动机构（6）相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述驱动轮（61）与驱动电机（611）相连，所述传动带（63）包括设置在所述横向扫描轨道（121）内的横向段以及设置在所述纵向扫描轨道（122）内的纵向段，所述横向段与所述纵向段相连形成一个L形的环，所述驱动轮（61）与所述从动轮（62）设置在环内，所述变向轮（64）设置在L形的转角处。

4.根据权利要求3所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述滑块（65）包括，滑块本体（651）、槽内导向杆（652）和引导槽（653），所述槽内导向杆（652）安装在所述滑槽（123）内，起导向作用；所述引导槽（653）与所述滑块（65）运动方向垂直设置，所述引导槽（653）内插有与所述传动带（63）固定连接的引导块（631）。

5.根据权利要求1所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描舱（12）底部设置有滑轨，所述物件固定座（11）两侧设置有滑道（112），所述物件固定座（11）通过推送汽缸（113）沿所述滑轨将所述转盘（111）送入或滑出所述扫描舱（12）。

6.根据权利要求5所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描舱（12）朝向所述物件固定座（11）一侧设置有升降门（124），所述升降门（124）通过升降电机（125）与齿轮齿条实现升降功能。

7.根据权利要求1所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描仪（5）包括，照明灯（51）和扫描镜头（52），所述扫描镜头（52）数量为两个，对称分布在所述照明灯（51）的两侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于座椅检测的3D扫描装置，其特征在于，所述物件固定座（11）内设置有驱动槽轮（114）和控制圆盘（115），所述驱动槽轮（114）与所述转盘（111）同心相连，所述控制圆盘（115）与转动控制电机（116）相连，所述控制圆盘（115）包括，缺口圆盘体（1151）和转动柱杆体（1152），所述转动柱杆体（1152）末端设置有柱销（1153），所述驱动槽轮（114）圆周上设置有4个均布的柱销槽（1141），所述柱销槽（1141）与所述柱销（1153）相互匹配。

9.一种采用3D扫描装置的座椅检测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）座椅定位：将待检测座椅放置在转盘（111）后，通过推送汽缸（113）将整个物件固定座（11）推入扫描舱（12）内，关闭升降门（124），为扫描做准备；

（2）模型数据采集：通过上述3D扫描机构（1）进行椅座数据的采集；3D扫描过程采用反光法建模，关闭升降门（124）后的扫描舱（12）为黑暗密室环境，扫描时，通过照明灯（51）提供光源，平且通过对称设置的双扫描镜头（52）进行数据采集；扫描仪（5）通过传动机构（6）沿横向扫描轨道（121）和纵向扫描轨道（122）进行一次往复的行程作为一个扫描周期，该往复的行程包括一个出发行程和一个复位行程，出发行程为采集行程，起到主要建模的功能，复位行程为校验行程，起到校对补缺的功能；整个3D的扫描建模过程包括4个扫描周期，每个扫描周期之间通过转盘（111）将被检测的椅子旋转90°；

（3）标准模型数据输入：通过建模数据输入器（3）将标准模型输入比对终端（4），所述标准模型为事先制作完成的3D模型数据，标准模型中将座椅的椅座与椅脚部分在高度上进行标记；

（4）分析比对：在比对终端（4）内将步骤2中3D扫描获得的数据与步骤3中输入的标准模型进行比对分析，判别被测座椅是否合格；比对过程采用顶部标高对齐比对方式，既将测量模型的顶部与标准模型的顶部对齐后向下比对，比对过程采用有限元对比分析法；向下比对过程中，可选选择完全比对或仅比对椅座部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2中，在扫描舱（12）内设置标高测量器，所述标高测量器为光栅距器，测量的数据用于步骤4中的标高对齐。