CN206132003U - 含有多个不同波长激光器的三维扫描仪 - Google Patents
含有多个不同波长激光器的三维扫描仪 Download PDFInfo
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Abstract
一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，所述三维扫描仪包括至少两个激光投影器、至少一个用于拍摄投射到被检测物体表面激光图案的摄像头和一个连接摄像头进行图像识别及三维重建的计算处理单元；所述的至少两个激光投影器对应至少两种不同波长，所述摄像头的输出端与所述计算处理单元连接。本实用新型提供了一种具有多个不同波长、适用性良好、增加单台扫描仪的复用性、提高性价比的含有多个不同波长激光器的三维扫描仪。
Description
技术领域
本实用新型属于三维扫描仪，涉及一种激光三维扫描仪。
背景技术
近年来出现的手持激光三维扫描仪、激光三维轮廓传感器等三维测量仪器的原理均是采用激光和摄像头的组合根据三角测量法获得物体表面三维数据，这种测量原理的应用越来越广泛，已然成为高精度三维测量领域的主要测量方法之一，被广泛应用在机械、汽车、航空、雕塑、医疗等行业。
这种基于激光和摄像头的三维测量方法中激光波段常见的有405nm的紫色激光、450nm的蓝色激光、532nm的绿色激光、650nm的红色激光等，不同波段的激光对三维扫描效果的影响也并不一样。比如红色激光的散斑现象比较明显从而影响扫描的精度，但红色激光比较稳定且对人眼相对安全；相比之下，蓝色激光的散斑现象并不明显，摄像头识别的精度较高，从而可以获得很好的扫描结果，但蓝色激光对人眼有伤害，需要佩戴护目镜，限制了其三维扫描的应用场合。因此，如何选择合适波段的激光器同时满足不同三维扫描场合的需求是一件很棘手的事情。
发明内容
为了克服已有手持激光三维扫描仪的仅含有单一波长、适用性较差、成本较高的不足，本实用新型提供了一种具有多个不同波长、适用性良好、增加单台扫描仪的复用性、提高性价比的含有多个不同波长激光器的三维扫描仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，所述三维扫描仪包括至少两个激光投影器、至少一个用于拍摄投射到被检测物体表面激光图案的摄像头和一个连接摄像头进行图像识别及三维重建的计算处理单元；所述的至少两个激光投影器对应至少两种不同波长，所述摄像头的输出端与所述计算处理单元连接。
进一步，所述激光投影器和摄像头的触发端均与用于选择性触发所述相同波长的一只或者多只激光投影器与摄像头同步工作的同步触发单元连接。
再进一步，所述摄像头上安装多带通滤光片，所述的滤光片的带通波段与所述的至少两个激光投影器的至少两种波长对应。
更进一步，至少两个不同波长的激光投影器包括蓝色波段的激光投影器和红色波段的激光投影器。
所述三维扫描仪包括位置固定的一个摄像头，激光投影器所投射的光幕的空间位置与摄像头的位置关系均标定已知。
或者是：所述三维扫描仪包括两个位置固定的摄像头，所述两个摄像头的空间位置关系标定已知。
本实用新型中，将波段较短的激光和波段较长的激光同时安装在一台扫描仪中，由于不同波段的光线通过两种介质的折射率存在差异，固定焦距和光圈的摄像头对不同波段光线的焦点不同，拍摄反射较短波段光线的被摄物体的焦点比反射波长较长光线的被摄物体的焦点更靠近摄像头。以红色和蓝色两种波段为例，为得到正确的对焦，蓝色物体要比红色物体更靠近摄像头，而在摄像头分辨率不变的情况下，拍摄更近的物体意味着将更小的局部投影在相同面积的感光元器件上，即拍摄的蓝色物体的幅面较小，但分辨率较高，而拍摄的红色物体的幅面较大，但分辨率较低。另外，由于激光是单色光，其照到物体表面反射时会出现干涉出现象，摄像头捕捉到的被摄物体表面的激光轮廓线上便会出现不均匀分布的颗粒状光点，即为激光散斑。波段较短的激光的散斑现象要比波段较长的激光弱，摄像头捕捉到的被摄物体表面的激光轮廓线也就更为锐利，更有利于获得表面的细节。
本实用新型的有益效果主要表现在：与传统只含有的单一波长激光的三维扫描仪相比，既能应用在高精度测量场合，又可以在普通的三维扫描场合高效安全的使用，可以大大增加单台扫描仪的复用性，提高其性价比。
附图说明
图1是含有多个不同波长激光器的三维扫描仪的原理图。
图2是同步触发单元的内部工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，所述三维扫描仪包括至少两个激光投影器、至少一个用于拍摄投射到被检测物体表面激光图案的摄像头和一个连接摄像头进行图像识别及三维重建的计算处理单元；所述的至少两个激光投影器对应至少两种不同波长，所述摄像头的输出端与所述计算处理单元连接。
进一步，所述激光投影器和摄像头的触发端均与用于选择性触发所述相同波长的一只或者多只激光投影器与摄像头同步工作的同步触发单元连接。
再进一步，所述摄像头上安装多带通滤光片，所述的滤光片的带通波段与所述的至少两个激光投影器的至少两种波长对应。
更进一步，至少两个不同波长的激光投影器包括蓝色波段的激光投影器和红色波段的激光投影器。
所述三维扫描仪包括位置固定的一个摄像头，激光投影器所投射的光幕的空间位置与摄像头的位置关系均标定已知。
或者是：所述三维扫描仪包括两个位置固定的摄像头，所述两个摄像头的空间位置关系标定已知。
以配备红蓝两种波段线状激光投影器的三维扫描仪为例来对本发明的系统及原理进行阐述。本发明的工作原理如图1所示，波段1激光投影器为红色线状激光器，波段2激光投影器为蓝色线状激光器；同步触发单元同时连接一个或两个摄像头的外触发接口以及两个激光投影器的驱动接口并对摄像头及一个当前工作波段的激光投影器进行同步触发；摄像头实时捕捉的图像发送给计算处理单元进行立体视觉三维重建计算并输出最终的三维点云。
所述的同步触发单元内部可以由微控制单元MCU控制工作节拍，并将同步控制信号通过隔离器件OC输出到功率器件MOS来最终控制激光投影器LASER1/LASER2和摄像头CAMERA的同步工作。MCU的固件根据用户的选择来确定在某一时刻是同步触发波段1红光的LASER1和CAMERA1(及CAMERA2)同步工作还是波段2蓝光的LASER2和CAMERA1(及CAMERA2)同步工作。
当然，如果进行连续扫描，则MCU根据设定的帧率来循环同步触发激光和摄像头，摄像头连续将捕捉的图片输入计算处理单元进行三维立体视觉三维重建计算，最后持续输出三维点云数据。
Claims (6)
1.一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：所述三维扫描仪包括至少两个激光投影器、至少一个用于拍摄投射到被检测物体表面激光图案的摄像头和一个连接摄像头进行图像识别及三维重建的计算处理单元；所述的至少两个激光投影器对应至少两种不同波长，所述摄像头的输出端与所述计算处理单元连接。
2.如权利要求1所述的一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：所述激光投影器和摄像头的触发端均与用于选择性触发所述相同波长的一只或者多只激光投影器与摄像头同步工作的同步触发单元连接。
3.如权利要求1或2所述的一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：所述摄像头上安装多带通滤光片，所述的滤光片的带通波段与所述的至少两个激光投影器的至少两种波长对应。
4.如权利要求1或2所述的一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：至少两个不同波长的激光投影器包括蓝色波段的激光投影器和红色波段的激光投影器。
5.如权利要求1或2所述的一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：所述三维扫描仪包括位置固定的一个摄像头，激光投影器所投射的光幕的空间位置与摄像头的位置关系均标定已知。
6.如权利要求1或2所述的一种含有多个不同波长激光器的三维扫描仪，其特征在于：所述三维扫描仪包括两个位置固定的摄像头，所述两个摄像头的空间位置关系标定已知。
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| CN201621135218.9U CN206132003U (zh) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | 含有多个不同波长激光器的三维扫描仪 |
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| CN201621135218.9U CN206132003U (zh) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | 含有多个不同波长激光器的三维扫描仪 |
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| CN206132003U true CN206132003U (zh) | 2017-04-26 |
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ID=58573653
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| CN201621135218.9U Active CN206132003U (zh) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | 含有多个不同波长激光器的三维扫描仪 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107221231A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-09-29 | 北京机电工程研究所 | 一种管内激光水下爆炸发射推进方法 |
| WO2018072434A1 (zh) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 杭州思看科技有限公司 | 含有多个不同波长激光器的三维扫描方法及扫描仪 |
| CN112539710A (zh) * | 2020-08-17 | 2021-03-23 | 武汉中观自动化科技有限公司 | 一种具有不同工作模式的三维扫描系统 |
| CN112712583A (zh) * | 2019-10-24 | 2021-04-27 | 先临三维科技股份有限公司 | 三维扫描仪、三维扫描系统和三维扫描方法 |
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2016
- 2016-10-19 CN CN201621135218.9U patent/CN206132003U/zh active Active
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