CN110030946B - 一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其中装置包括灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元；灯带控制单元用于根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将控制信号发送至灯带驱动单元；灯带驱动单元用于将接收到的控制信号转换为驱动灯带指示单元显示新的模式和状态的驱动信号，并将驱动信号发送至灯带指示单元，驱动灯带指示单元指示新的模式和状态。本发明提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法，通过设置灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元，可以有效实现手持式三维扫描设备进行多模式和状态的指示。

Description

一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法

技术领域

本发明涉及三维扫描仪技术领域，尤其涉及一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法。

背景技术

手持式三维扫描设备是利用光学成像获取被测量物体三维信息的一种设备，目前广泛应用于工业产品检测、逆向设置、仿真、定位等领域。随着科技的进步及手持式三维扫描设备的功能愈加强大、模块的集成度愈加复杂，使用过程中通常采用多种模式组合及切换使用，每种模式下设备通常会有多种状态指示。随着应用的普及，操作者对手持式三维扫描设备的人机交互也越来越重视。扫描设备一般采用利用光学成像原理，其特性决定要得到高扫描精度需要在控制最佳景深范围之内，一旦扫描设备偏离最佳景深范围，扫描精度随之下降。为了得到被测物体的准确三维信息，手持式三维扫描设备通常需要控制在最佳景深范围内。

目前市场上的手持式三维扫描设备，通常采用在设备上单点指示灯加颜色和声音组合来进行提醒和软件界面提醒。由于单点颜色组合相对有限，加上声音提示在一些比较嘈杂坏境中作用不太明显，操作者无法准确地获得扫描设备当前扫描模式及扫描状态，导致无法达到高精确的扫描距离控制。而软件界面提醒方式在扫描大型工件时，由于离电脑太远所以操作者无法及时获知状态信息。因此，为了使三维扫描设备能得到更加精确的扫描结果，三维扫描设备扫描模式和状态指示就显得尤为重要，尤其是在高精度扫描场合时，需要准确判断扫描设备状态，以便操作者更加快速、精准地操作扫描设备达到最佳精度要求。

基于此，现有技术中，缺乏一种实用且有效地对手持式三维扫描设备进行多模式和状态的指示装置和方法。

发明内容

基于此，本发明提供了一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，包括灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元；

所述灯带控制单元，用于根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将所述控制信号发送至所述灯带驱动单元；

所述灯带驱动单元，用于将接收到的所述控制信号转换为驱动所述灯带指示单元显示所述新的模式和状态的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述灯带指示单元，驱动所述灯带指示单元指示所述新的模式和状态；

所述灯带指示单元，安装在所述扫描设备的外壳上；所述灯带指示单元包括至少一个灯带，每个所述灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；所述灯带位于所述扫描装置的不同侧面，当所述扫描设备工作时，可以从不同的角度看到所述灯带所指示的状态。

作为一种可实施方式，所述发光元件为包含RGB三色的LED灯，所述LED灯分别对应连接所述灯带驱动单元输出的驱动信号的引脚。

作为一种可实施方式，所述灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

作为一种可实施方式，所述灯带控制单元生成所述新的模式和状态的控制信号的条件包括：扫描设备的扫描模式切换、扫描设备的连接状态改变、以及扫描设备的扫描距离变化中的一种或多种。

作为一种可实施方式，所述灯带包括导光件和灯带电路板；

所述导光件与所述扫描设备的外壳固定连接，且所述导光件至少一侧部分裸露于所述扫描设备的外表面；

所述灯带电路板固定在所述扫描设备的外壳上，所述LED灯设置在所述灯带电路板上；所述导光件，安装于所述灯带电路板上的LED灯发光方向的上方，且与所述灯带电路板之间保持预设的间隙。

作为一种可实施方式，所述灯带控制单元包括单片机，所述单片机与外部计算机通讯连接，以获取外部的操作命令。

相应地，本发明还提供一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，包括以下步骤：

在扫描设备的上安装灯带指示单元：所述灯带指示单元包括至少一个灯带，每个所述灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；所述灯带位于所述扫描装置的不同侧面，当所述扫描设备工作时，可以从不同的角度看到所述灯带所指示的状态

灯带控制单元根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将所述控制信号发送至灯带驱动单元；

所述灯带驱动单元将接收到的所述控制信号转换为驱动所述灯带指示单元显示所述新的模式和状态的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述灯带指示单元，驱动所述灯带指示单元指示所述新的模式和状态。

作为一种可实施方式，所述灯带控制单元生成所述新的模式和状态的控制信号的条件包括：设备扫描模式切换、设备连接状态改变、以及设备扫描距离变化中的一种或多种。

作为一种可实施方式，所述灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

作为一种可实施方式，该方法还包括以下步骤：

所述扫描设备的视觉检测单元获取所述扫描设备与被检测物件间的位置数据并传输至计算机；

所述计算机根据获取的数据计算出扫描设备与被检测物件间的距离关系并以数据命令的形式发送至所述灯带控制单元；

所述灯带控制单元根据所述数据命令和所述扫描设备的当前扫描模式和状态，输出新的模式和状态的控制信号。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法，通过设置灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元，可以有效实现手持式三维扫描设备进行多模式和状态的指示。当三维扫描设备工作时，可以从不同的角度看到灯带所指示的状态，以便实时调整扫描设备。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置的控制原理图；

图2为本发明实施例一提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置的安装结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置中的灯带指示单元的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法的流程示意图；

图5为本发明一实施例提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示示意图；

图6为本发明一实施例提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的切换示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

本发明实施例一提供一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，如图1所示，包括灯带控制单元100、灯带驱动单元200、以及灯带指示单元300。

其中，灯带控制单元100用于根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将控制信号发送至灯带驱动单元200。进一步地，灯带控制单元100包括单片机，单片机与外部计算机通讯连接，以获取外部的操作命令。灯带控制单元100生成新的模式和状态的控制信号的条件包括：扫描设备的扫描模式切换、扫描设备的连接状态改变、以及扫描设备的扫描距离变化中的一种或多种。

灯带驱动单元200用于将接收到的控制信号转换为驱动灯带指示单元300显示新的模式和状态的驱动信号，并将驱动信号发送至灯带指示单元300，驱动灯带指示单元300指示新的模式和状态。

灯带指示单元300安装在扫描设备的外壳上，灯带指示单元包括至少一个灯带，每个灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；灯带位于扫描装置的不同侧面，当扫描设备工作时，可以从不同的角度看到灯带所指示的状态。发光元件为包含RGB三色的LED灯，LED灯分别对应连接灯带驱动单元输出的驱动信号的引脚。灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

在一实施例中，灯带控制单元100采用STM32F103单片机，用于根据扫描设备的当前扫描模式和状态及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号；灯带驱动单元200采用ISSI公司的IS31FL3236驱动芯片，用于根据灯带控制单元100传送的控制信号转换为驱动灯带指示单元300指示新的模式和状态的驱动信号，并向灯带指示单元300发送驱动信号；灯带指示单元300采用WE的150066M153000 LED灯珠，其中，每一个灯带为包含RGB三色的LED灯，RGB分别对应连接灯带驱动单元200指定的输出驱动信号引脚。

在一实施例中，如图2所示，灯带02安装于扫描设备的外壳01上，灯带02环绕在扫描设备外壳01的外表面，工作时，可以从三个侧面观察到扫描设备的实时状态。

在另一实施例中，如图3所示，灯带02包括导光件21和灯带电路板22，每侧灯带电路板22上设置有10颗LED灯23，导光件21与扫描设备的外壳01固定连接，且导光件21至少一侧部分裸露于扫描设备的外表面。灯带电路板22固定在扫描设备的外壳01上，LED灯23设置在灯带电路板22上；导光件21安装于灯带电路板22上的LED灯23发光方向的上方，且与灯带电路板22之间保持预设的间隙。这样设置可以使导光件21显示灯光更加均匀。

参见图4，本发明实施例二还提供一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，包括以下步骤：

S100、在扫描设备的上安装灯带指示单元：灯带指示单元包括至少一个灯带，每个灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；灯带位于扫描装置的不同侧面，当扫描设备工作时，可以从不同的角度看到灯带所指示的状态；

S200、灯带控制单元根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将控制信号发送至灯带驱动单元；

S300、灯带驱动单元将接收到的控制信号转换为驱动灯带指示单元显示新的模式和状态的驱动信号，并将驱动信号发送至灯带指示单元，驱动灯带指示单元指示新的模式和状态。

灯带控制单元生成新的模式和状态的控制信号的条件包括：设备扫描模式切换、设备连接状态改变、以及设备扫描距离变化中的一种或多种。灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

进一步地，该手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，还包括以下步骤：扫描设备的视觉检测单元获取扫描设备与被检测物件间的位置数据并传输至计算机；计算机根据获取的数据计算出扫描设备与被检测物件间的距离关系并以数据命令的形式发送至灯带控制单元；灯带控制单元根据数据命令和扫描设备的当前扫描模式和状态，输出新的模式和状态的控制信号。

上述灯带指示单元是指具有带状指示效果的发光体，在一具体实施例中，包括一条LED灯带或多条LED灯带，灯带同时存在于设备的不同侧面，当三维扫描设备工作时，可以从不同的角度看到灯带所指示的状态，以便实时调整扫描设备。

下面对本发明中的手持式三维扫描设备的多模式和状态进行说明：

在一实施例中，扫描设备根据与计算机的连接与否分为两种状态：非连接状态(状态0)和连接状态(状态A、状态B、状态C、状态D)，扫描设备上电默认为状态0，当计算机首次与扫描设备连接时默认为状态A。

上述四种连接状态与之对应的扫描设备的四种扫描模式分别为：

状态A:红光扫描模式(模式1)；

状态B:蓝光扫描模式(模式2)；

状态C:全局摄影测量模式(模式3)；

状态D:光笔打点模式(模式4)；

当设备模式发生改变时，设备所对应的状态也随之发生改变，设备模式可通过扫描设备上的模式切换按键或通过计算机发送命令完成控制切换。

在一实施例中，每种模式内又根据扫描设备与被测量物体的空间距离及单次测量成功与否分成多种状态，其中模式1和模式2为连续测量方式，其内部分别包含了状态a、状态b和状态c，三种状态只与扫描设备和被测量物体的空间距离有关，三种状态与之对应的事件分别为：

状态a：扫描设备和被测量物体的空间距离处在最佳景深范围之内；

状态b：扫描设备和被测量物体的空间距离近于最佳景深范围；

状态c：扫描设备和被测量物体的空间距离远于最佳景深范围；

模式3和模式4为单次测量方式，其内部状态与扫描设备和被测量物体的空间距离相关外还与单次测量成功与否有关，单次的测量结果将影响下一次的测量，因此分别包含了状态a、状态b、状态c和状态d四种状态。四种状态与之对应的事件分别为：

状态a：扫描设备和被测量物体的空间距离处在最佳景深范围之内；

状态b：扫描设备和被测量物体的空间距离近于最佳景深范围；

状态c：扫描设备和被测量物体的空间距离远于最佳景深范围；

状态d：扫描设备单次测量成功。

在一实施例中，如图5和图6所示，扫描设备在扫描过程中往往会出现需要同时完成多种状态指示，因此有效避免设备状态指示间的冲突，以及多种状态指示的一致性变得至关重要。在此实施例中采用如图5所示状态指示方法。图5中，6表示模式状态，7、8、9表示模式中的事件状态。此多模式和状态指示采用叠加方式。

如图5-(0)所示,当扫描设备进入某一模式但未进入事件状态时灯带全部显示状态模式6，状态模式6中四种模式对应的四种状态分别采用四种不同的颜色进行区分，分别是：状态A:颜色001，状态B:颜色002，状态C:颜色003，状态D:颜色004；

图5-(a)为模式中的事件状态7(即状态a)的表现形式，状态a是指扫描设备和被测量物体的空间距离处在最佳景深范围之内，因此此处颜色005表示状态a，状态a的颜色区域为一个固定区域；

图5-(b)为模式中的事件状态8(即状态b)的表现形式，状态b是指扫描设备和被测量物体的空间距离近于最佳景深范围，因此此处颜色006表示状态b，状态b的颜色区域为一个动态区域，指示过程中其从中心往设备前端L1距离处开始往设备后端方向移动，示意操作者往远离被测物体方向移动，其中L1与扫描设备和被测量物体的空间距离相关，距离越近L1数值越大；

图5-(c)为模式中的事件状态9(即状态c)的表现形式，状态c是指扫描设备和被测量物体的空间距离原于最佳景深范围，因此此处颜色007表示状态c，状态c的颜色区域为一个动态区域，指示过程中其从中心往设备后端L2距离处开始往设备前端方向移动，示意操作者往靠近被测物体方向移动，其中L2与扫描设备和被测量物体的空间距离相关，距离越远L1数值越大；

模式内状态d用以表示模式C和模式D中单次测量成功，因此此处颜色008表示状态d，状态d的颜色区域为一个动态区域，指示过程中首先用颜色008覆盖全部灯带，经过1s后其从设备前端和后端往灯带中心收拢直至消失于中心点。

本发明提供的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置和方法，通过设置灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元，可以有效实现手持式三维扫描设备进行多模式和状态的指示。当三维扫描设备工作时，可以从不同的角度看到灯带所指示的状态，以便实时调整扫描设备。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其特征在于，包括灯带控制单元、灯带驱动单元、以及灯带指示单元；

所述灯带控制单元，用于根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将所述控制信号发送至所述灯带驱动单元；

所述灯带驱动单元，用于将接收到的所述控制信号转换为驱动所述灯带指示单元显示所述新的模式和状态的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述灯带指示单元，驱动所述灯带指示单元指示所述新的模式和状态；

所述灯带指示单元，安装在所述扫描设备的外壳上；所述灯带指示单元包括至少一个灯带，每个所述灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；所述灯带位于所述扫描设备的不同侧面，当所述扫描设备工作时，可以从不同的角度看到所述灯带所指示的状态；

所述灯带控制单元生成所述新的模式和状态的控制信号的条件包括：扫描设备的扫描模式切换、扫描设备的连接状态改变、以及扫描设备的扫描距离变化中的一种或多种；

所述手持式三维扫描设备多模式和状态指示采用叠加方式；

当扫描设备进入某一模式但未进入事件状态时灯带全部显示状态模式，状态模式中不同种模式对应的不同种状态分别采用不同的颜色进行区分，其中，当状态为扫描设备和被测量物体的空间距离处在最佳景深范围之内时，该状态的颜色区域为一个固定区域；当状态为扫描设备和被测量物体的空间距离未处在最佳景深范围之内时，该状态的颜色区域为一个动态区域，动态指示扫描设备和被测量物体的空间距离向最佳景深范围内靠近。

2.根据权利要求1所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其特征在于，所述发光元件为包含RGB三色的LED灯，所述LED灯分别对应连接所述灯带驱动单元输出的驱动信号的引脚。

3.根据权利要求1或2所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其特征在于，所述灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

4.根据权利要求1或2所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其特征在于，所述灯带包括导光件和灯带电路板；

所述导光件与所述扫描设备的外壳固定连接，且所述导光件至少一侧部分裸露于所述扫描设备的外表面；

所述灯带电路板固定在所述扫描设备的外壳上，所述LED灯设置在所述灯带电路板上；所述导光件，安装于所述灯带电路板上的LED灯发光方向的上方，且与所述灯带电路板之间保持预设的间隙。

5.根据权利要求1或2所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示装置，其特征在于，所述灯带控制单元包括单片机，所述单片机与外部计算机通讯连接，以获取外部的操作命令。

6.一种手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，其特征在于，包括以下步骤：

在扫描设备的上安装灯带指示单元：所述灯带指示单元包括至少一个灯带，每个所述灯带上设置有依次排列的至少三个发光元件；所述灯带位于所述扫描设备的不同侧面，当所述扫描设备工作时，可以从不同的角度看到所述灯带所指示的状态；

灯带控制单元根据扫描设备的当前扫描模式和状态、以及从外部获取的命令，生成新的模式和状态的控制信号，并将所述控制信号发送至灯带驱动单元；

所述灯带驱动单元将接收到的所述控制信号转换为驱动所述灯带指示单元显示所述新的模式和状态的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述灯带指示单元，驱动所述灯带指示单元指示所述新的模式和状态；

所述灯带控制单元生成所述新的模式和状态的控制信号的条件包括：设备扫描模式切换、设备连接状态改变、以及设备扫描距离变化中的一种或多种；

所述手持式三维扫描设备多模式和状态指示采用叠加方式；

当扫描设备进入某一模式但未进入事件状态时灯带全部显示状态模式，状态模式中不同种模式对应的不同种状态分别采用不同的颜色进行区分，其中，当状态为扫描设备和被测量物体的空间距离处在最佳景深范围之内时，该状态的颜色区域为一个固定区域；当状态为扫描设备和被测量物体的空间距离未处在最佳景深范围之内时，该状态的颜色区域为一个动态区域，动态指示扫描设备和被测量物体的空间距离向最佳景深范围内靠近。

7.根据权利要求6所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，其特征在于，所述灯带的指示状态包括但不限于灯带长灭、灯带单颜色常亮、灯带多颜色组合常亮、灯带颜色动态指示。

8.根据权利要求6至7任一项所述的手持式三维扫描设备多模式和状态的指示方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述扫描设备的视觉检测单元获取所述扫描设备与被检测物件间的位置数据并传输至计算机；

所述计算机根据获取的数据计算出扫描设备与被检测物件间的距离关系并以数据命令的形式发送至所述灯带控制单元；

所述灯带控制单元根据所述数据命令和所述扫描设备的当前扫描模式和状态，输出新的模式和状态的控制信号。

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