CN108692660A - 3d扫描装置 - Google Patents

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梁惺
江世欢
查沛
徐小涵
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Abstract

本发明实施例提供了一种3D扫描装置，涉及三维扫描技术领域。3D扫描装置包括：扫描头基座、第一固定座、第二固定座、摄像头、第一激光器、第二激光器以及控制器；第一固定座以及第二固定座分别可活动的设置于扫描头基座的两侧，摄像头可拆卸连接于扫描头基座，第一激光器可拆卸连接于第一固定座，第二激光器可拆卸连接于第二固定座，且摄像头的镜头、第一激光器的镜头以及第二激光器的镜头朝向同一侧；摄像头、第一激光器以及第二激光器分别与控制器连接，第一激光器以及第二激光器用于投射预设光图形至目标物体，摄像头用于采集目标物体的图像，控制器基于目标物体的图像实现三维重建。该3D扫描装置轻巧携带而且可以随时拆卸，易于调试、维护。

Description

3D扫描装置
技术领域
本发明涉及三维扫描设备领域，具体而言，涉及一种3D扫描设备。
背景技术
目前，国内外的3D扫描方法分为接触式测量与非接触式测量，新兴的结构光式扫描属于后者，通过投影或光栅投射多条光线，掠过物体表面即可采取表面坐标信息，速度快且易编程。但对于扫描的激光头与接收信息的摄像头而言，相对位置必须固定，所以常见的扫描装置经常出现整体结构较大，不易安装调试与携带。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种3D扫描装置。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种3D扫描装置，所述3D扫描装置包括：扫描头基座、第一固定座、第二固定座、摄像头、第一激光器、第二激光器以及控制器；所述第一固定座以及所述第二固定座分别可活动的设置于所述扫描头基座的两侧，所述摄像头可拆卸连接于所述扫描头基座，所述第一激光器可拆卸连接于所述第一固定座，所述第二激光器可拆卸连接于所述第二固定座，且所述摄像头的镜头、所述第一激光器的镜头以及所述第二激光器的镜头朝向同一侧；所述摄像头、所述第一激光器以及所述第二激光器分别与所述控制器连接，所述第一激光器以及所述第二激光器用于投射预设光图形至目标物体，所述摄像头用于采集所述目标物体的图像，所述控制器基于所述目标物体的图像，利用三角测量原理进行图像三维解析计算实现三维重建。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述扫描头基座与所述第一固定座相接触的面为弧面，所述第一固定座与所述扫描头基座相接触的面为弧面。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述扫描头基座与所述第二固定座相接触的面为弧面，所述第二固定座与所述扫描头基座相接触的面为弧面。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述第一固定座与所述扫描头基座通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第一固定座相对于所述扫描头基座的位置。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述第二固定座与所述扫描头基座通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第二固定座相对于所述扫描头基座的位置。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述扫描头基座的底部设置有汝铁硼磁铁，所述汝铁硼磁铁用于实现所述3D扫描装置与安装孔之间的快速安装以及拆卸。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述3D扫描装置还包括第一散热机构以及第二散热机构，所述第一散热机构设置于所述第一激光器的正上方，所述第二散热机构设置于所述第二激光器的正上方。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述第一散热机构以及所述第二散热机构均为栅格散热片。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述第一激光器以及所述第二激光器均为LD激光器。
作为一种可选的实施方式，上述3D扫描装置中，所述摄像头为CCD摄像头。
本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的3D扫描装置，该3D扫描装置包括：扫描头基座、第一固定座、第二固定座、摄像头、第一激光器、第二激光器以及控制器；所述第一固定座以及所述第二固定座分别可活动的设置于所述扫描头基座的两侧，所述摄像头可拆卸连接于所述扫描头基座，所述第一激光器可拆卸连接于所述第一固定座，所述第二激光器可拆卸连接于所述第二固定座，且所述摄像头的镜头、所述第一激光器的镜头以及所述第二激光器的镜头朝向同一侧；所述摄像头、所述第一激光器以及所述第二激光器分别与所述控制器连接，所述第一激光器以及所述第二激光器用于投射预设光图形至目标物体，所述摄像头用于采集所述目标物体的图像，所述控制器基于所述目标物体的图像，利用三角测量原理进行图像三维解析计算实现三维重建。该3D扫描装置通过各组件的可拆卸连接以及可活动的设置，从而使3D扫描装置轻巧，便于携带而且可以随时拆卸，易于调试、维护。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的3D扫描装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的3D扫描装置的部分组件的连接关系示意图；
图3示出了本发明实施例提供的3D扫描装置的扫描头基座的底部示意图。
图标：100-3D扫描装置；110-扫描头基座；120-第一固定座；130-第二固定座；140-摄像头；150-第一激光器；160-第二激光器；170-控制器；180-汝铁硼磁铁。
具体实施方式
现有的常见的3D扫描装置经常出现整体结构较大，不易用户的安装与调试。
鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种3D扫描装置以改善现有问题。
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种3D扫描装置100，请参见图1，该3D扫描装置100包括：扫描头基座110、第一固定座120、第二固定座130、摄像头140、第一激光器150、第二激光器160以及控制器170。其中，所述第一固定座120以及所述第二固定座130分别可活动的设置于所述扫描头基座110的两侧，所述摄像头140可拆卸连接于所述扫描头基座110，所述第一激光器150可拆卸连接于所述第一固定座120，所述第二激光器160可拆卸连接于所述第二固定座130，且所述摄像头140的镜头、所述第一激光器150的镜头以及所述第二激光器160的镜头朝向同一侧。另外，控制器170可以设置于所述扫描头基座110的内部。
在本发明实施例中，请参见图2，所述摄像头140、所述第一激光器150以及所述第二激光器160分别与所述控制器170连接。其中，所述摄像头140、所述第一激光器150以及所述第二激光器160与所述控制器170的连接方式可以为电连接。
在本发明实施例中，所述第一激光器150以及所述第二激光器160用于投射预设光图形至目标物体，所述摄像头140用于采集所述目标物体的图像，所述控制器170基于所述目标物体的图像，利用三角测量原理进行图像三维解析计算实现三维重建。
可以理解的是，所述第一固定座120以及所述第二固定座130与扫描头基座110可活动连接，从而设置于第一固定座120的第一激光器150可以随第一固定座120的移动调整相对于设置于扫描头基座110的摄像头140的位置，以及设置于第二固定座130的第二激光器160可以随第二固定座130的移动调整相对于设置于扫描头基座110的摄像头140的位置。另外，摄像头140与扫描头基座110的设置为可拆卸连接，具体可以通过螺钉、螺丝或螺栓等连接。第一激光器150与第一固定座120的连接为可拆卸连，第二激光器160与第二固定座130的连接也为可拆卸连接，具体也可以通过螺钉、螺丝或螺栓等连接。从而，实现了3D扫描装置100方便安装和拆卸，易于调试和维护等。
在本发明实施例中，由第一激光器150以及第二激光器160投射出一组用数学方法构造的光图形，按照一定顺序照亮被测量的目标物体，一个到目标物体距离固定的摄像头140同步捕捉一组被照亮物体的图像。相对于用于校准的平面基准表面，摄像头140看到的图形被经扫描物体的表面形状所扭曲，通过单个摄像头140记录被测表面即得结构光图像，然后基于三角测量原理经过图像三维解析计算从而实现三维重建。
在本发明实施例中，所述扫描头基座110与所述第一固定座120相接触的面为弧面，所述第一固定座120与所述扫描头基座110相接触的面为弧面。
在本发明实施例中，所述扫描头基座110与所述第二固定座130相接触的面为弧面，所述第二固定座130与所述扫描头基座110相接触的面为弧面。
可以理解的是，上述相接触的面均为弧面，从而第一固定座120与扫描头基座110之间可以滑动摩擦，可以在一定角度范围内调整相对位置。同理，第二固定座130与扫描头基座110之间也可以滑动摩擦，也可以在一定角度范围内调整相对位置。
在本发明实施例中，所述第一固定座120与所述扫描头基座110通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第一固定座120相对于所述扫描头基座110的位置。
在本发明实施例中，所述第二固定座130与所述扫描头基座110通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第二固定座130相对于所述扫描头基座110的位置。
在本发明实施例中，请参见图3，所述扫描头基座110的底部设置有汝铁硼磁铁180，所述汝铁硼磁铁180用于实现所述3D扫描装置100与安装孔之间的快速安装以及拆卸。
可以理解的是，扫描头基座110的底部均匀设置多个汝铁硼磁铁180，利用其强磁力可以实现在与之配合安装的圆孔之间快速定位安装与插拔。
在本发明实施例中，所述3D扫描装置100还包括第一散热机构以及第二散热机构，所述第一散热机构设置于所述第一激光器150的正上方，所述第二散热机构设置于所述第二激光器160的正上方。
在本发明实施例中，所述第一散热机构以及所述第二散热机构均为栅格散热片。
可以理解的是，通过将散热结构设置于激光器的上方，提高了散热效果，使出射的结构光条纹明暗对比度更高，从而使摄像头140接收经物体表面调制的结构光重建生成的点云信息分辨率也提高，进而提高了整个三维重建的精度和稳定性。
在本发明实施例中，所述第一激光器150以及所述第二激光器160可以均为LD激光器。所述摄像头140可以为CCD摄像头140。由于LD激光器以及CCD摄像头140的光学效果较好，可以使重建生成的点云信息分辨率也提高，进而提高了整个三维重建的精度和稳定性。当然，第一激光器150、第二激光器160以及摄像头140的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。
综上所述，本发明实施例提供的3D扫描装置，该3D扫描装置包括：扫描头基座、第一固定座、第二固定座、摄像头、第一激光器、第二激光器以及控制器；所述第一固定座以及所述第二固定座分别可活动的设置于所述扫描头基座的两侧，所述摄像头可拆卸连接于所述扫描头基座，所述第一激光器可拆卸连接于所述第一固定座，所述第二激光器可拆卸连接于所述第二固定座，且所述摄像头的镜头、所述第一激光器的镜头以及所述第二激光器的镜头朝向同一侧；所述摄像头、所述第一激光器以及所述第二激光器分别与所述控制器连接，所述第一激光器以及所述第二激光器用于投射预设光图形至目标物体，所述摄像头用于采集所述目标物体的图像，所述控制器基于所述目标物体的图像，利用三角测量原理进行图像三维解析计算实现三维重建。该3D扫描装置通过各组件的可拆卸连接以及可活动的设置，从而使3D扫描装置轻巧，便于携带而且可以随时拆卸，易于调试、维护。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置包括：
扫描头基座、第一固定座、第二固定座、摄像头、第一激光器、第二激光器以及控制器；
所述第一固定座以及所述第二固定座分别可活动的设置于所述扫描头基座的两侧，所述摄像头可拆卸连接于所述扫描头基座，所述第一激光器可拆卸连接于所述第一固定座，所述第二激光器可拆卸连接于所述第二固定座，且所述摄像头的镜头、所述第一激光器的镜头以及所述第二激光器的镜头朝向同一侧；
所述摄像头、所述第一激光器以及所述第二激光器分别与所述控制器连接，所述第一激光器以及所述第二激光器用于投射预设光图形至目标物体，所述摄像头用于采集所述目标物体的图像，所述控制器基于所述目标物体的图像，利用三角测量原理进行图像三维解析计算实现三维重建。
2.根据权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描头基座与所述第一固定座相接触的面为弧面，所述第一固定座与所述扫描头基座相接触的面为弧面。
3.根据权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描头基座与所述第二固定座相接触的面为弧面，所述第二固定座与所述扫描头基座相接触的面为弧面。
4.根据权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述第一固定座与所述扫描头基座通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第一固定座相对于所述扫描头基座的位置。
5.根据权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述第二固定座与所述扫描头基座通过调节螺钉连接，所述调节螺钉用于调整所述第二固定座相对于所述扫描头基座的位置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的3D扫描装置，其特征在于，所述扫描头基座的底部设置有汝铁硼磁铁，所述汝铁硼磁铁用于实现所述3D扫描装置与安装孔之间的快速安装以及拆卸。
7.根据权利要求1所述的3D扫描装置，其特征在于，所述3D扫描装置还包括第一散热机构以及第二散热机构，所述第一散热机构设置于所述第一激光器的正上方，所述第二散热机构设置于所述第二激光器的正上方。
8.根据权利要求7所述的3D扫描装置，其特征在于，所述第一散热机构以及所述第二散热机构均为栅格散热片。
9.根据权利要求1-5任一项所述的3D扫描装置，其特征在于，所述第一激光器以及所述第二激光器均为LD激光器。
10.根据权利要求1-5任一项所述的3D扫描装置，其特征在于，所述摄像头为CCD摄像头。
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