CN204831192U - 一种具有陀螺仪的三维扫描装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其持征在于，包括：投影仪，所述投影仪通过投影镜头将结构光图像照射到被测物体上；光学相机，与所述投影仪连接，所述光学相机通过成像镜头获取被测物体表面的形貌信息；所述投影仪和/或所述光学相机内设有惯性检测器，所述惯性检测器包括MEMS陀螺仪，用于检测所述投影仪和/或所述光学相机相对于所述物体的空间位置和位移，并产生代表该空间位置和位移的输出信号，本实用新型解决了空间受限场所对物体的复杂面形的快速、高精度三维采集和测量问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学测量领域，具体涉及一种具有陀螺仪的三维扫描装置。
背景技术
现有技术中利用三维扫描装置：手机、摄像机、照相机等，对待扫描物体进行扫描时，通常是获取待测物体相对于扫描器的重叠区域数据，然后利用该数据参数进行计算物体的图像清晰度，此技术图像拼接复杂，扫描装置比较大，成本高，图像清晰度比较低。
发明内容
本实用新型提供一种具有陀螺仪的三维扫描装置，用于空间受限场所对复杂面形的快速、高精度三维采集和测量。具体的技术方案为：
一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其持征在于，包括：投影仪，所述投影仪通过投影镜头将结构光图像照射到被测物体上；光学相机，与所述投影仪连接，所述光学相机通过成像镜头获取被测物体表面的形貌信息；所述投影仪和/或所述光学相机内设有惯性检测器，所述惯性检测器包括MEMS陀螺仪，用于检测所述投影仪和/或所述光学相机相对于所述物体的空间位置和位移，并产生代表该空间位置和位移的输出信号。
进一步的，所述惯性检测器还包括MEMS加速度计。
进一步的，所述光学相机到所述被测物体的光程为a，所述投影仪到到所述被测物体的光程为b，其中a≠b，并且a:b为1:200至200:1。
进一步的，所述投影仪的光轴与所述光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°；所述投影仪与所述光学相机之间的基线距离为3-200mm。
进一步的，所述光学相机有两个或更多个，其中任意两个光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°，任意两个光学相机之间的基线距离为3-200mm。
进一步的，所述系统还包括上位机，所述投影仪与所述上位机之间采用有线或无线的方式连接。
进一步的，所述装置构成有线胶囊式内窥镜或无线胶囊式内窥镜。
进一步的，所述投影仪包括投影镜头和投影芯片以及驱动电路；所述光学相机包括成像镜头和光电阵列传感器。
进一步的，所述投影镜头和所述成像镜头均采用远心光路；所述投影芯片和所述驱动电路采用基于DLP或LCOS以及LCD等投影芯片的投影电路；所述光电阵列传感器采用CCD或CMOS芯片。
本实用新型具有以下有益效果：
扫描装置是微型设计，可以在空间受限场所对复杂面形的快速、高精度三维采集和测量，而通过陀螺仪和加速度计，可以使图像采集无死角，使图像效果更清晰，体积小、成本低，测量速度快，测量精度高。
附图说明
图1为本实用新型一种三维扫描系统工作原理的示意图；
图2为本实用新型一种三维扫描系统结构的示意图；
其中，1、投影仪，2、光学相机，3、上位机，4、惯性检测器5、平面反射镜，11、投影仪的镜头，12、投影芯片及驱动电路，21、光学相机的成像镜头，22、光电阵列传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步描述。
如图1所示，一种具有陀螺仪的三维扫描装置，包括投影仪1、光学相机2、上位机3和惯性检测器4，其中，上位机3同时与投影仪1和光学相机2通过无线或有线方式连接，该上位机3是指可以直接发出操控命令用于操控该具有陀螺仪的三维扫描装置的计算机，一方面用于在系统工作之前对投影仪1和光学相机2进行控制，另一方面用于同时向投影仪1和光学相机2发送相应数据信号，实现光学相机2的拍照动作与投影仪1的投影动作的精确同步；惯性检测器4设于投影仪1内，也可以设于光学相机2内，或者，投影仪1和光学相机2内均设有惯性检测器4，用于检测投影仪1和/或光学相机相2对于物体的空间位置和位移，并产生代表该空间位置和位移的输出信号。
如图2所示，投影仪1包括投影镜头11和投影芯片以及驱动电路12；光学相机2包括成像镜头21和光电阵列传感器22；惯性检测器4包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计，它的操作范围在微米范围内，是一种用来传感与维持方向的装置，具有抗拒方向改变的趋向，所以当被测物体出现移动或旋转时，利用MEMS陀螺仪和MEMS加速度计扫描出来的图像更精确，效果更佳，灵敏度高，可靠性强。
投影仪1通过投影镜头11将上位机3编制好的结构光图像照射到被测物体上，光学相机2通过成像镜头21观察物体表面的变化情况，并获取到物体表面形貌信息，将观察到的物体表面信息送到上位机3进行解算，最终获得被测物体的三维形貌信息，易操作，精确度高，测量无死角，从而使所测到的图像清晰度高。
光学相机2到被测物体间的光程为a，投影仪1到被测物体间的光程为b，其中a≠b，a:b＝1:200至200:1。作为例子，a:b＝95:105至105:95，具体，在本技术方案中，a为1-200mm，例如2-150mm、3-120mm、4-100mm、5-80mm、6-60mm、8-50mm、10-40mm、约20mm、30mm等；b为1-200mm，例如2-150mm、3-120mm、4-100mm、5-80mm、6-60mm、8-50mm、10-40mm、约20mm、30mm等；比值a:b为1:150至150:1、1:120至120:1、1:100至100:1、1:80至80:1、1:60至60:1、1:40至40:1、1:20至20:1、1:10至10:1、1:8至8:1、1:6至6:1、1:4至4:1、1:2至2:1、1.5:1至1:1.5、或1:1.2至1.2:1等。投影仪的光轴与所述光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°，具体，在本技术方案中，该夹角为6°至80°、7°至70°、8°至60°、9°至50°、10°至40°、15°至30°、约20°、约25°、约35°、或约45°等。投影仪1与光学相机2之间的基线距离为3-200mm，具体，在本技术方案中，该基线距离为4-180mm、5-160mm、6-150mm、7-140mm、8-130mm、9-120mm、10-110mm、11-100mm、12-90mm、13-80mm、14-70mm、15-60mm、16-50mm、17-40mm、18-30mm、19-25mm、或约20mm等。
通常，a和b的值越小、基线距离越大、光轴夹角越大，所得到的被测物体的三维图像精度越高。如图2所示，光学相机2可以有两个。光学相机2也可多于两个。当存在两个或更多个光学相机时，任意两个光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°，任意两个光学相机2之间的基线距离在3-200mm范围，在本实施例中，两个光学相机的光轴之间的夹角为6°至80°、7°至70°、8°至60°、9°至50°、10°至40°、15°至30°、约20°、约25°、约35°、或约45°等；两个光学相机之间的基线距离为4-180mm、5-160mm、6-150mm、7-140mm、8-130mm、9-120mm、10-110mm、11-100mm、12-90mm、13-80mm、14-70mm、15-60mm、16-50mm、17-40mm、18-30mm、19-25mm、或约20mm等。
另外，在被测物体的附近还设有平面反射镜5，用于实现光轴转向。在本技术方案中，投影镜头11和成像镜头21均采用远心电路或光路。投影芯片及驱动电路12采用基于DLP或LCOS以及LCD等投影芯片的投影电路。光电阵列传感器22采用CCD或CMOS芯片。
在本实施例中的装置主要用于口腔、耳、鼻、喉内窥镜或胶囊式内窥镜等微型检测仪器中，这里所指的微型是指体积比较小或比较短的装置。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其持征在于，包括：投影仪，所述投影仪通过投影镜头将结构光图像照射到被测物体上；光学相机，与所述投影仪连接，所述光学相机通过成像镜头获取被测物体表面的形貌信息；所述投影仪和/或所述光学相机内设有惯性检测器，所述惯性检测器包括MEMS陀螺仪，用于检测所述投影仪和/或所述光学相机相对于所述物体的空间位置和位移，并产生代表该空间位置和位移的输出信号。
2.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述惯性检测器还包括MEMS加速度计。
3.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述光学相机到所述被测物体的光程为a，所述投影仪到到所述被测物体的光程为b，其中a≠b，并且a:b为1:200至200:1。
4.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述投影仪的光轴与所述光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°；所述投影仪与所述光学相机之间的基线距离为3-200mm。
5.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述光学相机有两个或更多个，其中任意两个光学相机的光轴之间的夹角为5°至90°，任意两个光学相机之间的基线距离为3-200mm。
6.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述系统还包括上位机，所述投影仪与所述上位机之间采用有线或无线的方式连接。
7.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述装置构成有线胶囊式内窥镜或无线胶囊式内窥镜。
8.如权利要求1所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述投影仪包括投影镜头和投影芯片以及驱动电路；所述光学相机包括成像镜头和光电阵列传感器。
9.如权利要求8所述的一种具有陀螺仪的三维扫描装置，其特征在于，所述投影镜头和所述成像镜头均采用远心光路；所述投影芯片和所述驱动电路采用基于DLP或LCOS以及LCD投影芯片的投影电路；所述光电阵列传感器采用CCD或CMOS芯片。
Priority Applications (1)
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| CN201520560015.3U CN204831192U (zh) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | 一种具有陀螺仪的三维扫描装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111383332A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-07 | 深圳市菲森科技有限公司 | 一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质 |
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- 2015-07-29 CN CN201520560015.3U patent/CN204831192U/zh active Active
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| CN111383332B (zh) * | 2020-03-26 | 2023-10-13 | 深圳市菲森科技有限公司 | 一种三维扫描和重建系统、计算机设备和可读存储介质 |
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