CN110893685A - 多路扫描系统及其扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多路扫描系统及其扫描方法，其中多路扫描系统包括多个扫描组件，每个扫描光路的扫描范围覆盖多路扫描系统的扫描区域；多路扫描系统配置为：将扫描区域分为多个子区域，子区域的数量大于扫描组件的数量；将子区域交替地分配给多个扫描组件本发明提供的多路扫描系统，由于每个扫描光路的扫描范围覆盖多路扫描系统的扫描区域，并在扫描物体时，能将扫描区域分为多个子区域，并将子区域交替地分配给多个扫描组件，因而能使每个扫描组件扫描的物体的面积相近，提高扫描的整体效率。

Description

多路扫描系统及其扫描方法

技术领域

本发明主要涉及扫描系统领域，尤其涉及一种具有多个扫描组件的多路扫描系统及其扫描方法。

背景技术

随着3D打印等技术的发展，对物体进行扫描的需求日渐增长。3D打印的原理是通过逐层堆积，近似成形。经过多年的发展，3D打印工艺已经趋于稳定，如何提高打印效率成为3D打印技术发展的重要方向。为扫描系统配备多个扫描组件，并对多个扫描组件的扫描结果进行拼接是一种提升3D打印效率的重要方法。

多路扫描系统一般将一个待扫描物体或者待扫描物体的一层分为若干个区域，每个区域由一个独立的光路系统控制进行扫描填充，理论上划分的区域越多，效率提升越快。多路扫描系统在对大型零件进行扫描时，也有较为明显的优势。相较于单光路扫描系统，现有的多路扫描系统的效率虽然有所提高。但若想要进一步提高效率，往往需要增加更多的硬件，成本将会显著提供。

因此，有必要提供一种能够进一步提高效率且成本不会显著增加的多路扫描系统及其扫描方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多路扫描系统及其扫描方法，具有更高的效率且成本可控的多路扫描系统及其扫描方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多路扫描系统，包括多个扫描组件，每个所述扫描光路的扫描范围覆盖所述多路扫描系统的扫描区域；所述多路扫描系统配置为：将所述扫描区域分为多个子区域，所述子区域的数量大于所述扫描组件的数量；将所述子区域交替地分配给所述多个扫描组件。

在本发明的一实施例中，所述多路扫描系统配置为将所述扫描区域分为多个第一数量的子区域，从而将位于所述扫描区域中的对象区域分为多个第二数量的子区域，所述第二数量大于或等于所述扫描组件的数量；

在本发明的一实施例中，所述多路扫描系统配置为：每一所述扫描组件周期性地扫描所述子区域。

在本发明的一实施例中，每个所述子区域在至少在一个维度上具有相同的尺寸；和/或所述子区域的数量是所述扫描组件的数量的整数倍。

在本发明的一实施例中，所述多路扫描系统配置为以等宽的方式将所述扫描区域分为多个所述子区域；所述子区域的宽度的下限是5毫米或7毫米；所述子区域的宽度的上限是15毫米或20毫米。或，所述多路扫描系统配置为以棋盘格的方式将所述扫描区域分为多个所述子区域；所述子区域的短边的长度的下限是5毫米或7毫米；所述子区域的长边的长度的上限是15毫米或20毫米。

在本发明的一实施例中，每个所述扫描组件包括激光器和沿所述激光器发出的激光的传播方向依次设置的扩束准直镜、第一反射镜、第二反射镜和场镜；所述第一反射镜配置为在第一转轴的驱动下旋转，所述第二反射镜配置为在与所述第一转轴垂直的第二转轴的驱动下旋转。

为解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种多路扫描系统的扫描方法，所述多路扫描系统包括多个扫描组件，所述扫描方法包括以下步骤：将扫描区域分为多个子区域，所述子区域的数量大于所述多路扫描系统的扫描组件的数量；将所述子区域交替地分配给所述多个扫描组件。

在本发明的一实施例中，每个所述子区域在至少在一个维度上具有相同的尺寸和/或所每个所述子区域的大小相同和/或所述子区域的数量是所述扫描组件的数量的整数倍；每一所述扫描组件周期性地扫描所述子区域。

在本发明的一实施例中，将所述扫描区域以等宽方式分为多个所述子区域；所述子区域的宽度的下限是5毫米或7毫米；所述子区域的宽度的上限是15毫米或20毫米。或，将所述扫描区域以棋盘格形式分为多个所述子区域；所述子区域的短边的长度的下限是5毫米或7毫米；所述子区域的长边的长度的上限是15毫米或20毫米。

在本发明的一实施例中，所述多路扫描系统的所述扫描组件的数量的下限是2个或4个；所述多路扫描系统的所述扫描组件的数量的上限是8个或16个。

本发明提供的多路扫描系统，由于每个所述扫描光路的扫描范围覆盖所述多路扫描系统的扫描区域，并在扫描物体时，能将扫描区域分为多个子区域，并将子区域交替地分配给所述多个扫描组件，因而能使每个扫描组件扫描的物体的面积相近，提高扫描的整体效率。

附图说明

图1是一种多路扫描系统的子区域分布情况示意图；

图2是本发明的一个实施例的多路扫描系统的部分结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的多路扫描系统的扫描组件的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的多路扫描系统的的子区域分布情况示意图；

图5A是本发明的一个实施例的多路扫描系统第一时刻的扫描情况示意图；

图5B是本发明的一个实施例的多路扫描系统第一时刻的扫描情况示意图。

附图标记说明

100-一种四光路扫描系统最大可扫描区域；

101～104-一种四光路扫描系统的第一至第四子区域；

200-待扫描物体；

201～204-待扫描物体的第一部分至第四部分；

300-多路扫描系统；

301～304-多路扫描系统的四个扫描组件；

400-多路扫描系统的扫描区域

311-激光器；

312-扩束准直镜；

313-第一反射镜；

314-第二反射镜；

315-场镜；

316-第一转轴；

317-第二转轴；

211～218-待扫描物体在各子区域内的第一部分至第八部分。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。

下面参考图1，以一种四光路扫描系统为例对一种多路扫描系统进行说明。图1中的虚线方框为该四光路扫描系统最大可扫描区域100。在对待扫描物体200进行扫描时，该四光路扫描系统的四个扫描组件分别负责扫描最大可扫描区域100的四个子区域101、102、103和104。图1中划分出四个子区域101、102、103和104的直线边界仅是为了说明，事实上最大可扫描区域100可以不具有直线边界以及/或者不按直线划分子区域。

由于具有如上的扫描区域的划分，本例子中的四光路扫描系统在对待扫描物体200进行扫描时，待扫描物体200的四个部分201、202、203和204将分别由负责扫描四个子区域101、102、103和104的光路进行扫描。若待扫描物体200位于最大可扫描区域100的正中，则每个光路扫描的待扫描物体200的面积类似。

在一些情况下各光路所要扫描的部分可能具有较大的差别。在图1所示的例子中，待扫描物体200的位置偏离最大可扫描区域100的中央，此时负责第一子区域101的光路所要扫描的部分很少而负责区域104的光路所要扫描的部分则很多。由于整个扫描过程是在完成对四个待扫描物体200的四个部分201、202、203和204的扫描后才结束，因此在图1所示的情况下，由于负责区域104的光路的扫描时间较长，所以完成对待扫描物体200的扫描的耗时也较长。

下面参考图2至图4、图5A和图5B对本发明的多路扫描系统及其扫描方法的一些实施例进行说明。

在当前的实施例中，多路扫描系统300具有四个扫描组件301、302、303和304。该四个扫描组件在扫描平面上的可扫描范围有一部分是重合的。换言之，四个扫描组件301、302、303和304都能够扫描图2中标示为400的阴影部分。该阴影部分就是多路扫描系统300的扫描区域400。值得注意的是，在图2中四个扫描组件301、302、303和304的可扫描范围仅有一小部分是重合的，但这仅是为了方便的说明四个扫描组件301、302、303和304的可扫描范围之间的关系。在一些实施例中，四个扫描组件301、302、303和304的大部分可扫描范围都是重合的。

多路扫描系统300的每个扫描组件的具体结构可以是多样的。下面参考图3对单个扫描组件的一种可选的结构进行说明。扫描组件301的一种可选的结构包括激光器311、扩束准直镜312、第一反射镜313、第二反射镜314和场镜315。在此，由激光器311发出的激光依次经过扩束准直镜312、第一反射镜313、第二反射镜314和场镜315。

扩束准直镜312能够是扩展激光器311发出的激光束的直径并是减小激光束的发散角。第一反射镜313将激光导向第二反射镜314，第二反射镜314则将激光导向扫描系统300的扫描区域400所在的平面。场镜315设置在扫描区域400所在的平面的附近，其作用是对扫描区域与扫描组件的尺寸进行匹配。场镜315的具体形式可以是多样的。例如，在当前的例子中，场镜315是Fθ场镜。

第一转轴316能够驱动第一反射镜313旋转，使得激光形成的光斑扫描区域400内沿第一方向移动，例如图3中的X轴。第二转轴317与第一转轴316垂直，并能够驱动第二反射镜314旋转，使得激光形成的光斑扫描区域400内沿第一方向移动，例如图3中的Y轴。

回到图4，本实施例的多路扫描系统300将扫描区域400分为多个子区域，在图4以黑色实线示出各子区域的边界，由于子区域的数量较多因而不一一标示。在将扫描区域400分为多个子区域时还使得子区域400的数量大于多路扫描系统的扫描组件的数量。在当前的实施例中，多路扫描系统的扫描组件的数量为4个而子区域的数量则多于4个。仍然以与图1中相同的待扫描物体200为例，此时待扫描物体200被多个子区域划分为8个部分211～218。即，在当前的例子中，多路扫描系统300通过将扫描区域400分为多个子区域的方法，将位于扫描区域400中的对象区域，即待扫描物体200，被分为多8个部分211～218。换言之，使待扫描物体200被分为多于扫描组件的个数的部分。当然若待扫描物体200较小，则也可以使得该待扫描物体200被分为等于扫描组件的个数的部分。

值得注意的是，在本实施例中各子区域的面积不同。在其他的实施例中，多路扫描系统300在将扫描区域400分为多个子区域时，使每个子区域在一个或者多个维度上具有相同的尺寸。此外，在一些实施例中，光路扫描系统300在将扫描区域400分为多个子区域时还使得子区域的数量是扫描组件的数量的整数倍，这样的设置使得在每一次扫描的过程中，每个扫描组件扫描的子区域的数量相同。

参考图4和图5A，本实施例的多路扫描系统300使得四个扫描组件301、302、303和304依次扫描个子区域。第一至第八子区域中具有待扫描物体的第一至第八部分211-218。在某一时刻，多路扫描系统300使其四个扫描组件301、302、303和304依次扫描待扫描物体的第一至第四部分211-214，为了与后续时刻进行区别，这一时刻将被称为第一时刻。值得注意的是，此处“第一至第八子区域”的表述并不意味着该“第一至第八子区域”所有子区域中第一至第八个被扫描的区域，而仅是为了对这八个区域进行区别。

参考图5B，由于第一部分211的尺寸较小，因此扫描组件301较快的完成了对第一部分211的扫描，这一时刻在后文中将被称为第二时刻。在该第二时刻，尽管扫描组件302、303和304都未完成对各自部分的扫描，但已经完成对第一部分211的扫描的扫描组件301会跳转至包括第五部分215的第五子区域，并开始对第五部分215进行扫描。

所以，本实施例中，在进行子区域的分配时，多路扫描系统300将子区域交替地分配给自身的多个扫描组件。对扫描组件301而言，其扫描的方式为先扫描第一部分对应的第一子区域，然后扫描第五部分对应的第五子区域。在完成对第五子区域的扫描后，则继续扫描第九子区域。换言之，对扫描组件301而言，其扫描方式为周期性的对子区域进行扫描。事实上，对其他扫描组件而言，其扫描方式也是周期性的对子区域进行扫描。

虽然本案的本发明的多路扫描系统及其扫描方法一个实施例如上所述，但本发明的多路扫描系统及其扫描方法在许多方面可以有更多的内容，并且这些内容的一部分还可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这些内容中的至少一部分进行说明。

首先，在前述实施例中，在将子区域分配给多个扫描组件时采取的是依次分配的形式。即第一至第四扫描组被依次分配了第一至第四子区域，然后被依次分配第五至第八子区域。在其他的实施例中，也可以采取其他的分配方式。例如，可以采取将第一、第三、第五子区域都分配给第一扫描组件，而将第二、第四和第六子区域依次分配给第二、第三和第四扫描组件的分配方式。

多路扫描系统300在对其扫描区域400进行划分以形成多个子区域时，可以采取多种多样的划分方式。参考图4，在一实施例中，多路扫描系统300将扫描区域400划分为多个等宽的条状区域，并将这些条状区域作为子区域。在此基础上，子区域的宽度的具体大小是可以根据情况进行选择的。一般而言可以在5毫米至20毫米的范围内设置子区域的宽度。例如，为了减少拼接面积，可以将子区域的宽度设置为较大的15毫米。又例如，为了使得多个光路的扫描时间更加接近，可以将子区域的宽度设置为较小的7毫米。

在一些其他的实施例中，多路扫描系统300以棋盘格的方式将扫描区域多个矩形区域，并将每个矩形区域作为一个子区域。在这些实施例中，子区域的尺寸的具体大小也是可以根据情况进行选择的。一般而言，每个子区域的边长一般可以设置在5毫米至20毫米之间。例如每个子区域的长边的长度可以设置为15毫米而短边的长度则可以设置为7毫米。

值得注意的是，在多路扫描系统300以棋盘格的方式将扫描区域多个矩形区域的实施例中，多路扫描系统300在将子区域分配给多个扫描组件时，其分配方式可以是多样的。例如，可以在每一行采取依次分配的方式，然后在每一行分配完成后继续对下一行进行分配。也可以将整个棋盘分为多个2*2的单元，针对每个单元中将四个子区域以固定或者不固定的方式分配各四个扫描组件。

此外，多路扫描系统的扫描组件的数量是可以根据实际需要进行选择的，一般而言可以将扫描组件的数量控制在2个至16个之间。例如，可以如前述实施例中所述的，将多路扫描系统的扫描组件的数量设置为4个。又例如，若希望进一步提高扫描速度，也可以将多路扫描系统的扫描组件的数量设置为较多的8个。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种多路扫描系统，包括多个扫描组件，每个所述扫描光路的扫描范围覆盖所述多路扫描系统的扫描区域；

所述多路扫描系统配置为：

将所述扫描区域分为多个子区域，所述子区域的数量大于所述扫描组件的数量；

将所述子区域交替地分配给所述多个扫描组件。

2.根据权利要求1所述的多路扫描系统，其特征在于，所述多路扫描系统配置为将所述扫描区域分为多个第一数量的子区域，从而将位于所述扫描区域中的对象区域分为多个第二数量的子区域，所述第二数量大于或等于所述扫描组件的数量。

3.根据权利要求1所述的多路扫描系统，其特征在于，所述多路扫描系统配置为：每一所述扫描组件周期性地扫描所述子区域。

4.根据权利要求1所述的多路扫描系统，其特征在于，每个所述子区域在至少在一个维度上具有相同的尺寸；

和/或所述子区域的数量是所述扫描组件的数量的整数倍。

5.根据权利要求4所述的多路扫描系统，其特征在于，所述多路扫描系统配置为以等宽的方式将所述扫描区域分为多个所述子区域；

所述子区域的宽度的下限是5毫米或7毫米；

所述子区域的宽度的上限是15毫米或20毫米；

或，所述多路扫描系统配置为以棋盘格的方式将所述扫描区域分为多个所述子区域；

所述子区域的短边的长度的下限是5毫米或7毫米；

所述子区域的长边的长度的上限是15毫米或20毫米。

6.根据权利要求1所述的多路扫描系统，其特征在于，每个所述扫描组件包括激光器和沿所述激光器发出的激光的传播方向依次设置的扩束准直镜、第一反射镜、第二反射镜和场镜；

所述第一反射镜配置为在第一转轴的驱动下旋转，所述第二反射镜配置为在与所述第一转轴垂直的第二转轴的驱动下旋转。

7.一种多路扫描系统的扫描方法，所述多路扫描系统包括多个扫描组件，所述扫描方法包括以下步骤：

将扫描区域分为多个子区域，所述子区域的数量大于所述多路扫描系统的扫描组件的数量；

将所述子区域交替地分配给所述多个扫描组件。

8.根据权利要求7所述的扫描方法，其特征在于，每个所述子区域在至少在一个维度上具有相同的尺寸和/或所每个所述子区域的大小相同和/或所述子区域的数量是所述扫描组件的数量的整数倍；

每一所述扫描组件周期性地扫描所述子区域。

9.根据权利要求7所述的扫描方法，其特征在于，将所述扫描区域以等宽方式分为多个所述子区域；

所述子区域的宽度的下限是5毫米或7毫米；

所述子区域的宽度的上限是15毫米或20毫米；

或，将所述扫描区域以棋盘格形式分为多个所述子区域；

所述子区域的短边的长度的下限是5毫米或7毫米；

所述子区域的长边的长度的上限是15毫米或20毫米。

10.根据权利要求7所述的扫描方法，其特征在于，所述多路扫描系统的所述扫描组件的数量的下限是2个或4个；

所述多路扫描系统的所述扫描组件的数量的上限是8个或16个。

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