CN201885693U - 一种便携式三维扫描仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种便携式三维扫描仪，其特征在于：其包括一扫描臂、一数字信号处理器、一电磁发射器和一计算机，扫描臂由电磁发射器对其空间位置及姿态进行定位；扫描臂发射的扫描光条对被扫描物体进行扫描，将得到的扫描信息传输至数字信号处理器内处理后，经RS232串口实时发送至计算机；扫描臂包括一电磁接收器、一线激光器和一摄像机，电磁接收器接收电磁发射器发送的定位信号；线激光器向被扫描物体发射出扫描光条，将扫描光条与被扫描物体表面相交处的图像信息经数字信号处理器传输至计算机；摄像机对被扫描物体进行拍摄，将图像传输至计算机内处理、保存。本实用新型能方便地用手握着对被扫描物体进行扫描。本实用新型可以广泛应用于三维测量领域中。

Description

一种便携式三维扫描仪
技术领域
本实用新型涉及一种扫描仪，特别是关于一种基于结构光的便携式三维扫描仪。
背景技术
随着计算机技术和计算机图形学的快速发展，基于结构光的三维测量已经成为三维测量的主要趋势，也是三维测量学术领域的研究热点。基于结构光的三维测量能够快速、非接触式地获取被测目标的三维信息，能够实现在线测量，对一些特殊的测量目标如重要文物、弹性塑性材料、人体等，结构光测量方法能够很好地完成传统的测量方法所不能完成的任务。同时，结构光测量能够为目标重建提供大量的三维数据。结构光技术快速发展，采用多线结构光三角测量法一次测量可以获取目标可见表面全部被测点的三维数据，得到数据点集，通过对数据点集进行插值可以得到目标表面更多的三维数据信息。从目标表面所得的离散三维数据点集出发，重建点集所属的原有曲面，实现目标重建。面对庞大的三维数据点集，需要快速、准确地确定数据点之间的空间拓扑关系，重建目标表面的三维形状。重建出来的目标表面三维形状可以更容易进行模式识别，进一步实现计算机模拟人类视觉。基于结构光的三维测量与目标重建被广泛应用于工业、影视、医疗、军事和计算机视觉领域，尤其在“逆向工程”中具有重要的作用，并且已经在实际的生产中得到了一定的应用，但在实时性、方便性方面还是难以达到完美结合，有待进一步改进。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种使用方便的且能实时扫描便携式三维扫描仪。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种便携式三维扫描仪，其特征在于：其包括一扫描臂、一数字信号处理器、一电磁发射器和一计算机，所述扫描臂由所述电磁发射器对其空间位置及姿态进行定位；所述扫描臂发射的扫描光条对被扫描物体进行扫描，将得到的扫描信息传输至所述数字信号处理器内处理后，经RS232串口实时发送至所述计算机；所述扫描臂包括一电磁接收器、一线激光器和一摄像机，所述电磁接收器接收电磁发射器发送的定位信号；所述线激光器向被扫描物体发射出扫描光条，将扫描光条与被扫描物体表面相交处的图像信息经所述数字信号处理器传输至所述计算机；所述摄像机对被扫描物体进行拍摄，将图像传输至所述计算机内处理、保存。
所述电磁发射器与所述电磁接收器构成电磁跟踪模块。
所述线激光器采用半导体激光器。
所述摄像机采用分辨率为768x576的相机。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用扫描臂对被扫描物体进行扫描，并利用由电磁发射器和电磁接收器构成的电磁跟踪模块实现发射和接收的跟踪定位，因此能实现使用者方便地用手握着对被扫描物体进行扫描。2、本实用新型由于线激光器采用半导体激光器，半导体激光器体积较小、工作电压低、功率损耗小且效率高，而且驱动与调整都很方便。3、本实用新型由于采用电磁跟踪模块，因此能实现对被扫描物体任意方向、任意角度的扫描，不需要任何的导轨及电机驱动，能方便地实现狭小空间物体的重建。本实用新型可以广泛应用于三维测量领域中。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
由于线光源产生狭窄的激光平面，投射于被扫描物体表面，形成一条光条纹，相机在另一个方向对被扫描物体进行拍摄，摄像机光轴与激光投射面形成一个角度α(α≠0)。如果物体是一个圆柱，光条纹应该是一条直线，如果物体形状在深度上有变化，则光条纹也会发生弯曲。这就是说，光条纹的形状反映了物体表面的形状信息。在拍摄的图像中检测出这些条纹，在经过装置定标后，可以计算出光条纹上的点的三维坐标。移动、旋转安装有电磁接收器的扫描臂，光平面扫过物体整个外表面，就可以获得物体表面各点的坐标。下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括一扫描臂1、一数字信号处理器(DSP)2、一电磁发射器3和一计算机4，其中，扫描臂1由电磁发射器3对其空间位置及姿态进行定位。扫描臂1发射出的扫描光条投射到被扫描物体表面，对被扫描物体进行扫描，并将得到的扫描信息传输至数字信号处理器2内，经数字信号处理器2处理后经RS232串口实时发送至计算机4，将显示出能反映被扫描物体表面信息的截面曲线。
扫描臂1包括一电磁接收器5、一线激光器6和一摄像机7，可以很方便地用手握着扫描臂1对被扫描物体进行扫描。其中，电磁接收器5接收电磁发射器3发送的定位信号后，实现对扫描臂1的定位。线激光器6向被扫描物体发射出扫描光条，将扫描光条投射到被扫描物体表面，扫描光条与被扫描物体表面相交处的图像信息经数字信号处理器3传输至计算机4，在图像上产生一个能反映被扫描物体表面信息的截面曲线，曲线上的点就是被测点。摄像机7对被扫描物体进行拍摄，并通过图像采集卡将图像传输至计算机4内进行处理或保存。根据摄像机7相平面上的点和线激光器6发射的光平面上的点，以及电磁接收器5接收的空间位置和姿态信息，经计算机4处理后，可得到被扫描物体被测点的世界坐标值，实现三维重建。
上述实施例中，电磁发射器3与电磁接收器5构成电磁跟踪模块，实现了本实用新型的便携性。电磁跟踪模块是利用低频电磁场的发射和接收来实时跟踪定位，磁场信号由电磁发射器3产生，由电磁接收器5感应，其中电磁接收器5的感应电流强度和其距电磁发射器3的距离和角度值有关，通过电磁学计算，可以从感应电流中计算出电磁接收器5相对于电磁发射器3的角度和距离。进而确定电磁接收器5在世界坐标中的姿态，即扫描臂1的姿态。
上述实施例中，线激光器6采用半导体激光器，其体积较小、工作电压低、功率损耗小且效率高，而且驱动与调整都很方便，非常适合于狭小空间物体的视觉测量。
上述实施例中，摄像机7采用分辨率为768x576的相机。
本实用新型在使用时，线激光器6发出的扫描光条打在被扫描物体上，摄像机7进行拍摄，并传至计算机4内进行处理或保存；电磁接收器5实时检测扫描臂1相对于电磁发射器3的空间位置及位姿，通过RS232串口将数据传送到计算机4，进行实时三维重建。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、导叶设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种便携式三维扫描仪，其特征在于：其包括一扫描臂、一数字信号处理器、一电磁发射器和一计算机，所述扫描臂由所述电磁发射器对其空间位置及姿态进行定位；所述扫描臂发射的扫描光条对被扫描物体进行扫描，将得到的扫描信息传输至所述数字信号处理器内处理后，经RS232串口实时发送至所述计算机；
所述扫描臂包括一电磁接收器、一线激光器和一摄像机，所述电磁接收器接收电磁发射器发送的定位信号；所述线激光器向被扫描物体发射出扫描光条，将扫描光条与被扫描物体表面相交处的图像信息经所述数字信号处理器传输至所述计算机；所述摄像机对被扫描物体进行拍摄，将图像传输至所述计算机内处理、保存。
2.如权利要求1所述的一种便携式三维扫描仪，其特征在于：所述电磁发射器与所述电磁接收器构成电磁跟踪模块。
3.如权利要求1所述的一种便携式三维扫描仪，其特征在于：所述线激光器采用半导体激光器。
4.如权利要求2所述的一种便携式三维扫描仪，其特征在于：所述线激光器采用半导体激光器。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种便携式三维扫描仪，其特征在于：所述摄像机采用分辨率为768x576的相机。
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