CN215344881U

CN215344881U - 扫描仪

Info

Publication number: CN215344881U
Application number: CN202121012590.1U
Authority: CN
Inventors: 郑俊
Original assignee: Hangzhou Scantech Co
Current assignee: Scantech Hangzhou Co Ltd
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2031-05-12

Abstract

本申请涉及一种扫描仪，其中，该扫描仪包括：第一摄像组件、第二摄像组件、第三摄像组件、至少一个投影器和三个补光组件；第一摄像组件、第二摄像组件和第三摄像组件的出光口处分别设置有第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件，三个补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光，三个摄像组件均包括滤光片和镜头，滤光片可通过光的波长与补光组件的出光波长相匹配，第二补光组件至少发射出具有第一波长的光，具有第一波长的光被第一摄像组件的滤光片以及第三摄像组件的滤光片截止，通过本申请，解决了现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描的问题，实现扫描仪在各种场景中的三维扫描，提高了在各种场景中的三维扫描效率。

Description

扫描仪

技术领域

本申请涉及三维扫描领域，特别是涉及扫描仪。

背景技术

扫描仪包括相机、投影器和处理器，投影器用于向被测物体表面发射激光线，相机用来拍摄被测物体表面图像，经过处理器处理后得到三维模型。

随着技术成熟，扫描仪使用场景越来越多，各厂家根据实际使用场景会研发相应的扫描仪，例如，为了提高扫描效率，使用超多线扫描；为了检测边缘，会研发专门测边缘的扫描仪等，虽然解决了单个场景的扫描需要，但是在扫描过程中往往会遇到各种场景叠加的情况，现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描。

目前针对相关技术中无法在各种场景中进行三维扫描的问题，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种扫描仪，以至少解决相关技术中无法在各种场景中进行三维扫描的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种扫描仪，所述扫描仪包括：

至少一个投影器；

三个摄像组件，包括第一摄像组件、第二摄像组件和第三摄像组件，三个所述摄像组件均包括滤光片和镜头；

分别设置在三个所述摄像组件出光口的三个补光组件，包括第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件，三个所述补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光；

所述滤光片可通过光的波长与所述补光组件的出光波长相匹配，所述第二补光组件至少发射出具有第一波长的光，所述具有第一波长的光被所述第一摄像组件的滤光片以及所述第三摄像组件的滤光片截止。

在其中一些实施例中，所述滤光片包括多带通滤光片。

在其中一些实施例中，所述第一补光组件发射的光的波长范围与所述第三补光组件发射的光的波长范围相同，所述第二补光组件发射的光的波长范围与所述第一补光组件和第三补光组件发射的光的波长范围均不相同。

在其中一些实施例中，所述第一补光组件发射的光包括蓝光和红外，所述第二补光组件发射的光包括蓝光和红光，所述第三补光组件发射的光包括蓝光和红外。

在其中一些实施例中，所述第一摄像组件、所述第二摄像组件和所述第三摄像组件均为黑白相机。

在其中一些实施例中，所述第一补光组件、所述第二补光组件、所述第三补光组件中的至少之一包括第一圈LED补光灯和第二圈LED补光灯，所述第一圈LED补光灯发射的光的波长与所述第二圈LED补光灯发射的光的波长不同。

在其中一些实施例中，所述第一补光组件、所述第二补光组件、所述第三补光组件中的至少之一包括LED补光灯，所述LED补光灯至少发射出两种不同波长的光。

在其中一些实施例中，所述扫描仪包括第一工作状态、第二工作状态和非工作状态，所述投影器在所述第一工作状态下开启，所述投影器在所述第二工作状态和所述非工作状态下关闭。

在其中一些实施例中，在所述第一工作状态下，所述第一补光组件发射的光的波长、所述第二补光组件发射的光的波长、所述第三补光组件发射的光的波长均与所述投影器发射的激光投影线的波长相同。

在其中一些实施例中，所述扫描仪还包括处理器，所述扫描仪的第一工作状态为所述处理器根据二维图像来校验待测物体三维特征的状态，所述扫描仪的第二工作状态为所述处理器根据二维图像来识别待测物体边缘特征的状态，其中，所述二维图像通过所述第一摄像组件、所述第二摄像组件和所述第三摄像组件获取。

相比于相关技术，本申请实施例提供的扫描仪，包括第一摄像组件、第二摄像组件、第三摄像组件、至少一个投影器和三个补光组件；所述第一摄像组件、第二摄像组件和第三摄像组件的出光口处分别设置有第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件，三个所述补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光，所述第一摄像组件、所述第二摄像组件和所述第三摄像组件均包括滤光片和镜头，所述滤光片可通过光的波长与所述补光组件的出光波长相匹配，所述第二补光组件至少发射出具有第一波长的光，所述具有第一波长的光被所述第一摄像组件的滤光片以及所述第三摄像组件的滤光片截止，解决了现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描的问题，提高了在各种场景中的三维扫描效率。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种扫描仪结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的再一种扫描仪结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本实施例中，提供了一种扫描仪，图1是根据本实用新型实施例的一种扫描仪结构示意图，如图1所示，该扫描仪包括：

至少一个投影器21；

三个摄像组件，包括第一摄像组件11、第二摄像组件12和第三摄像组件13，三个所述摄像组件均包括滤光片和镜头；

分别设置在三个所述摄像组件出光口的三个补光组件，包括第一补光组件31、第二补光组件32和第三补光组件33，三个所述补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光；

通过上述方式，第一摄像组件、第二摄像组件和第三摄像组件的出光口处分别设置有第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件，第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光，第二补光组件至少发射出具有第一波长的光，且具有第一波长的光被第一摄像组件的滤光片以及第三摄像组件的滤光片截止，解决了现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描的问题，提高了在各种场景中的三维扫描效率。

在其中一些实施例中，滤光片包括多带通滤光片。

需要说明的是，带通滤光片是光谱特性曲线透射带两侧邻接截止带的滤光片，基于带通滤光片的特性设计多带通滤光片，多带通滤光片是光谱特性曲线中有多个透射带，每个透射带两侧邻接截止带。

通过上述方式，设计第一摄像组件11、第二摄像组件12和第三摄像组件13中的滤光片，使滤光片可通过光的波长与补光组件的出光波长相匹配。

在其中一些实施例中，第一补光组件31发射的光的波长范围与第三补光组件33发射的光的波长范围相同，第二补光组件32发射的光的波长范围与第一补光组件31和第三补光组件33发射的光的波长范围均不相同。

通过上述方式，对扫描仪的补光组件进行改进，使第一补光组件发射的光的波长范围与第三补光组件发射的光的波长范围相同，第二补光组件发射的光的波长范围与第一补光组件和第三补光组件发射的光的波长范围均不相同，从而可以实现各种场景下的补光，来解决现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描的问题。

在其中一些实施例中，第一补光组件31发射的光包括蓝光和红外，第二补光组件32发射的光包括蓝光和红光，第三补光组件33发射的光包括蓝光和红外。

在本实施例中，在扫描仪进行超多线扫描时，第一补光组件、第二补光组件和第三补光组件均发射出蓝色光，在扫描仪进行边缘扫描时，第一补光组件和第三补光组件均发射出红外，第二补光组件发射出红光。

通过上述方式，对扫描仪的补光组件进行改进，使第一补光组件发射出蓝光或者红外，第二补光组件32发射的光为蓝光或者红光，第三补光组件33发射的光为蓝光或者红外，实现了补光能够满足在各种场景下的三维扫描。

在其中一些实施例中，第一摄像组件11、第二摄像组件12和第三摄像组件13均为黑白相机。

在本实施例中，当第一摄像组件11、第二摄像组件12和第三摄像组件13为黑白相机时，第一摄像组件11、第二摄像组件12和第三摄像组件13通过拜耳滤镜把CMOS前面的RGB颜色去除，获取黑白图像，黑白图像中的每一粒像素都用来感光，因此，黑白图像的灰阶表现优于彩色相机拍摄出来的效果，使用黑白图像来识别待测物体的边缘特征和校验待测物体三维特征的状态会更加精确，能够达到三维扫描的工业级要求，而使用彩色相机得到的彩色图像，再将彩色图像转化为灰度图像，转化后的灰度图像的灰阶表现不如通过黑白相机获取到的黑白图像，通过转化后的灰度图像识别待测物体的边缘特征和校验待测物体三维特征的状态存在较大误差，达不到工业级的要求。

通过上述方式，提高了识别待测物体的边缘特征和校验待测物体三维特征的状态的精度。

在其中一些实施例中，第一补光组件31、第二补光组件32、第三补光组件33中的至少之一包括第一圈LED补光灯和第二圈LED补光灯，第一圈LED补光灯发射的光的波长与第二圈LED补光灯发射的光的波长不同。

通过上述方式，实现了三个补光组件中的任一补光组件至少发射出两种不同波长的光。

在其中一些实施例中，第一补光组件31、第二补光组件32、第三补光组件33中的至少之一包括LED补光灯，LED补光灯至少发射出两种不同波长的光。

在其中一些实施例中，扫描仪包括第一工作状态、第二工作状态和非工作状态，投影器在第一工作状态下开启，投影器在第二工作状态和非工作状态下关闭。

在本实施例中，第一工作状态为进行超多线扫描时的状态，第二工作状态为进行边缘扫描时的状态。

通过上述方式，通过投影器与三个补光组件配合使用，实现了扫描仪在各种场景下的三维扫描。

在其中一些实施例中，在第一工作状态下，第一补光组件31发射的光的波长、第二补光组件32发射的光的波长、第三补光组件33发射的光的波长均与投影器21发射的激光投影线的波长相同。

在其中一些实施例中，扫描仪还包括处理器，扫描仪的第一工作状态为处理器根据二维图像来校验待测物体三维特征的状态，扫描仪的第二工作状态为处理器根据二维图像来识别待测物体边缘特征的状态，其中，二维图像通过第一摄像组件、第二摄像组件和第三摄像组件获取。

通过上述方式，通过处理器对获取的二维图像进行处理，实现了扫描仪对待测物体三维特征状态的校验和对待测物体边缘特征状态的识别。

图2是根据本实用新型实施例的再一种扫描仪结构示意图，如图2所示，该扫描仪包括：三个黑白相机、三个补光灯和两个激光器，三个黑白相机分别为第一相机41、第二相机42和第三相机43，三个补光灯分别为第一补光灯51、第二补光灯52和第三补光灯53，两个激光器分别为第一激光器61和第二激光器62，第一补光灯51设置在第一相机41的外侧，第二补光灯52设置在第二相机42的外侧，第三补光灯53设置在第三相机43的外侧，第一补光灯51、第二补光灯52和第三补光灯53分别对第一相机41、第二相机42和第三相机43进行补光，第一补光灯51、第二补光灯52和第三补光灯53分别有两圈LED灯，第一补光灯51对应的第一圈LED灯发射蓝光，第一补光灯51对应的第二圈LED灯发射红外，第二补光灯52对应的第一圈LED灯发射蓝光，第二补光灯52对应的第二圈LED灯发射红光，第三补光灯53对应的第一圈LED灯发射蓝光，第三补光灯53对应的第二圈LED灯发射红外，三个相机的内部分别安装滤光片，滤光片安装在相机内，用来滤掉杂光，其中，第一相机41和第三相机43安装的滤光片是一样的，可以只通过蓝光和红外，第二相机42安装的滤光片可以通过蓝光和红光。

在本实施例中，第二相机42的功能与另外两个相机的功能不同，第二相机42具有多功能，在扫描仪进行多线扫描时，第一相机41和第三相机43用来扫描物体表面，第二相机42用于作为校验；在扫描仪用作测量边缘时，第一相机41和第三相机43用来扫描标记点，第二相机42用于获取边缘特征。

针对不同功能的相机，补光波段也不同：第一相机41和第三相机43补光波段至少包括450nm和850nm，第二相机42的补光波段是至少包括450nm和650nm，其中，第二相机42中的波段中650nm波段能够被第一相机41中的850nm波段和第三相机43中的850nm波段截止。

通过上述方式，通过三个黑白相机、三个补光灯、两个激光器以及各相机中的滤光片的配合使用，解决了现有的扫描仪无法在各种场景中进行三维扫描的问题，实现扫描仪在各种场景中的三维扫描，提高了在各种场景中的三维扫描效率。

在其中一个实施例中，在扫描仪进行多线扫描时，三个补光灯发射的光的波段相同，两个激光器均发射出蓝色激光线，三个补光灯均发射蓝光，第一相机41和第三相机43同步拍摄被扫描物体得到两幅二维图像，利用两幅二维图像对应的两个摄像头的空间位置关系，并根据三角法原理和极线约束原理计算得出备选三维点集合；利用第二相机42所拍摄的二维图像对备选三维点集合进行数据校验，并进行筛选得到真实的三维点集合。

通过上述方式，第一相机、第二相机和第三相机同步拍摄扫描物体，得到三幅二维图像，根据第一相机和第三相机对应的两幅二维图像对扫描物体进行三维重建，得到与扫描物体对应的备选三维点集合，并根据第二相机拍摄的二维图像对备选的三维点集合进行校验，从而能够筛选出待扫描物体真实的三维点集合，实现了对备选的三维点集合进行校验的功能。

在其中一个实施例中，在扫描仪用作测量边缘时，不用开启激光器，扫描仪可以用来扫描孔等边缘，以孔为例，孔周边可以贴标记点。第一相机41和第三相机43用来扫描标记点，第一补光灯51和第三补光灯53均发射红外光，第一补光灯51和第三补光灯53分别对应第一相机41和第二相机42的标记点进行补光，第一相机41和第三相机43安装的滤光片均可以容许红外光通过，从而不会导致标记点亮度过高。第二相机42用于拍摄孔周围的物体表面，为了更清晰的获取孔周围物体表面的三维数据，需要给孔补光补的亮一些，使得孔的边界更加明显，因此，第二补光灯发射出红光对孔位进行补光。

通过上述方式，在孔的周边贴标记点，第一补光灯和第三补光灯均发射红外光，并对标记点进行补光，从而第一相机和第三相机能够扫描到清晰的标记点，第二补光灯发射红光对孔位进行补光，从而第二相机能够拍摄到清晰的孔周围信息，根据第一相机和第三相机扫描的标记点，以及第二相机拍摄的孔周围信息，实现了扫描仪的边缘测量功能。

本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种扫描仪，其特征在于，包括：

至少一个投影器；

2.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述滤光片包括多带通滤光片。

3.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一补光组件发射的光的波长范围与所述第三补光组件发射的光的波长范围相同，所述第二补光组件发射的光的波长范围与所述第一补光组件和第三补光组件发射的光的波长范围均不相同。

4.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一补光组件发射的光包括蓝光和红外，所述第二补光组件发射的光包括蓝光和红光，所述第三补光组件发射的光包括蓝光和红外。

5.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一摄像组件、所述第二摄像组件和所述第三摄像组件均为黑白相机。

6.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一补光组件、所述第二补光组件、所述第三补光组件中的至少之一包括第一圈LED补光灯和第二圈LED补光灯，所述第一圈LED补光灯发射的光的波长与所述第二圈LED补光灯发射的光的波长不同。

7.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一补光组件、所述第二补光组件、所述第三补光组件中的至少之一包括LED补光灯，所述LED补光灯至少发射出两种不同波长的光。

8.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述扫描仪包括第一工作状态、第二工作状态和非工作状态，所述投影器在所述第一工作状态下开启，所述投影器在所述第二工作状态和所述非工作状态下关闭。

9.根据权利要求8所述的扫描仪，其特征在于，在所述第一工作状态下，所述第一补光组件发射的光的波长、所述第二补光组件发射的光的波长、所述第三补光组件发射的光的波长均与所述投影器发射的激光投影线的波长相同。

10.根据权利要求8所述的扫描仪，其特征在于，所述扫描仪还包括处理器，所述扫描仪的第一工作状态为所述处理器根据二维图像来校验待测物体三维特征的状态，所述扫描仪的第二工作状态为所述处理器根据二维图像来识别待测物体边缘特征的状态，其中，所述二维图像通过所述第一摄像组件、所述第二摄像组件和所述第三摄像组件获取。