CN101082756A - 一种面结构光扫描装置 - Google Patents

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王从军
周钢
李中伟
朱本璋
李晓宁
杨彪
杜俊贤
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Abstract

本发明公开了一种面结构光扫描装置，包括左CCD摄像头、右CCD摄像头和投影仪。投影仪位于框架内；安装架两端开有对称的左、右通槽，中部设有通孔，上述左、右通槽底部均开有两个阶梯孔，左CCD摄像头与左固定块固定连接，并通过第一、第二螺钉安装在安装架的左通槽的两个阶梯孔内；右CCD摄像头和右固定块固定相联，并通过第三、第四螺钉安装在安装架的右通槽的两个阶梯孔内；所述阶梯孔分别与螺钉相配合。本发明利用模块化的安装架，结构稳定紧凑，方便安装和卸载，并可以调整其测量范围；测量速度快，采集数据多；测量面积大，测量精度高，能够满足逆向工程及精度检测的需要。便携性好，可方便携带到测量现场，随时随地完成测量。

Description

一种面结构光扫描装置
技术领域
本发明涉及一种逆向工程的测量仪器，具体涉及一种用于逆向工程的面结构光扫描装置。
背景技术
逆向工程在缩短产品设计周期、消化国内外的先进技术和产品中发挥着重要的作用。逆向工程测量设备的好坏直接影响到对被测实体进行描述的精确、完整程度，进而影响到重构的CAD曲面、实体模型的质量，是逆向工程的基础。
目前，在逆向设计领域使用最为广泛的测量设备主要有以下四种：接触式坐标测量装置、三维激光扫描测量装置、柔性三坐标测量装置、光栅扫描测量装置。接触式的三坐标测量装置测量技术和三维激光扫描测量技术以及光栅测量仪已经比较成熟，它们在一定程度上可以进行曲面测量，但还分别存在以下不足：
接触式的三坐标测量机精度高，但是每次只能测量一个点，测量速度慢，难于进行曲面造型设计，无法测量软质物体，操作起来较繁琐。
三维激光扫描测量仪体积庞大，需要较大的平台，精度、速度受到限制，测量范围也受制于测量仪的平台尺寸。
光栅式三维测量仪采用光栅作为光源，测量速度快，但是测量方法受物体表面颜色的限制，不能测量黑色物体和反光物体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面结构光扫描装置，该扫描装置具有测量速度快、精度高、扫描范围广和便于携带的优点。
本发明提供的一种面结构光扫描装置，其特征在于：该装置包括左CCD摄像头、右CCD摄像头和投影仪；投影仪位于框架内；安装架两端开有对称的左、右通槽，中部设有通孔，上述左、右通槽底部均开有两个阶梯孔，左CCD摄像头与左固定块固定连接，并通过第一、第二螺钉安装在安装架的左通槽的两个阶梯孔内；右CCD摄像头和右固定块固定相联，并通过第三、第四螺钉安装在安装架的右通槽的两个阶梯孔内；所述阶梯孔分别与第一、第二螺钉和第三、第四螺钉相配合。
本发明面结构光扫描装置的主要特点是：(1)利用模块化的安装架，结构稳定紧凑，方便安装和卸载，并可以调整其测量范围。(2)测量速度快，采用先进的结构光面扫描技术，单次采集时间可以只需1秒。(3)采集数据多，单次采集数据可达100万点以上。(4)测量面积大，单次采集面积可达到400mm×320mm。(5)测量精度高，单次测量精度可达0.05mm～0.02mm，能够满足逆向工程及精度检测的需要。(6)便携性好，可方便携带到测量现场，随时随地完成测量。
附图说明
图1为本发明面结构光扫描装置的一种结构示意图，其中，a为主视图，b为俯视图；
图2为安装架右通槽部分的详细示意图，其中，a为主视图，b为俯视图；
图3为本发明扫描装置的使用示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明面结构光扫描装置包括左CCD摄像头2、右CCD摄像头3和投影仪8。
框架1采用中空结构，投影仪14位于框架1内，框架1底部与三角架14相连。
安装架4两端开有通槽，左右两边通槽为对称结构，中部设有通孔9。
左CCD摄像头2与左固定块5固定连接，并通过第一、第二螺钉10、11安装在安装架4的左通槽内。右CCD摄像头3和右固定块6固定相联，并通过第三、第四螺钉12、13安装在安装架4的右通槽内。
如图2所示，安装架4左、右通槽底部均开有两个与螺钉配合的阶梯孔，如右通槽内，第三螺钉12与阶梯孔15配合，第四螺钉13与阶梯孔16配合。第一螺钉10和第四螺钉13可以沿自身轴心旋转，第二螺钉11和第三螺钉12可以分别以第一螺钉10、第四螺钉13为圆心旋转，旋转角度由阶梯孔16的弧度决定。阶梯孔16的弧度根据待测量物体的尺寸确定。这样可以保证左固定块5和右固定块6均能在平行于安装架4的平面上旋转一定的角度，从而保证左CCD摄像头2和右CCD摄像头3的角度可调。安装架4与框架1的连接，并且框架1内的投影仪8的光源通过安装架4的通孔9垂直投射出。
如图3所示，为本发明扫描装置的使用示意图，由便携式三角架14和结构光扫描头组成。扫描头与三角架相连。通过三角架在各方向上的平移与旋转，带动扫描头移动与旋转。扫描头可以在水平方向上做360°自由旋转，在垂直方向上也能有一定的旋转角度。
使用便携式面结构光测量装置测量物体时，首先通过移动三角架14保证测量头移动到空间中的某个位姿，在计算机软件的控制下，投影仪8投射出的投影光源透过安装架4的中孔9投射至被测物体表面，然后使用左右两个CCD摄像头2、3同步拍摄一组照片，最后根据拍摄的照片、结构光扫描测量头的结构参数和两个CCD摄像头的内外参数计算出被测物体表面的三维点云数据。如果被测物体较大，可将测量头移动到三角架测量空间中的另一个位姿测量被测物体其他部位的三维点云数据，并将数次测量数据转换到同一基座坐标系下；如此反复，便可测得整个被测物体在同一基座坐标系下的三维点云数据。
以上示意性的对发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1、一种面结构光扫描装置，其特征在于：该装置包括左CCD摄像头(2)、右CCD摄像头(3)和投影仪(8)；
投影仪(14)位于框架(1)内；安装架(4)两端开有对称的左、右通槽，中部设有通孔(9)，上述左、右通槽底部均开有两个阶梯孔，左CCD摄像头(2)与左固定块(5)固定连接，并通过第一、第二螺钉(10、11)安装在安装架(4)的左通槽的两个阶梯孔内；右CCD摄像头(3)和右固定块(6)固定相联，并通过第三、第四螺钉(12、13)安装在安装架(4)的右通槽的两个阶梯孔内；所述阶梯孔分别与第一、第二螺钉(10、11)和第三、第四螺钉(12、13)相配合。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20071205