CN109115112A - 一种基于摄影扫描技术的扫描支架以及应用该支架的扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摄影扫描技术的扫描支架以及应用该支架的扫描方法，扫描支架包括支架底座，支架底座的顶部为固定面，固定面设有基准孔和固定型架，固定型架设有定位销和基准垫片，待扫描的工件放置于固定型架的基准垫片上，扫描方法是先对固定面和固定型架进行摄影扫描和将扫描结果进行拟合，生成一个参考点位于的车身坐标系的文件作为模板，之后对工件通过定位销进行固定后扫描，获取工件位于车身坐标系的三维数据。本发明能够代替使用检具来测量，减少工时和人力，提高测量精度，该扫描方法是先拟合后再扫描，能够有效地批量扫描工件。

Description

一种基于摄影扫描技术的扫描支架以及应用该支架的扫描 方法

技术领域

本发明属于汽车零件设计领域，尤其涉及一种基于摄影扫描技术的扫描支架以及应用该支架的扫描方法。

背景技术

摄影扫描技术是基于结构光学原理由摄像机摄取影像，经计算机处理并计算出被测工件的点云坐标。该设备利用多组固定参考点，对多次扫描测量摄取的信息数据进行拟合比较，自动拼合成单一的整体三维立体图，并能输出被测表面点的数字化三维数据，用于进行曲面重建、产品设计、精度检测。

对于传统的汽车零件设计领域内，质检人员使用包含各种挡块、插销等配件的检具测量汽车零件的精度，将不同的配件置于检具的相应位置时，利用检具测量精度需要耗费较多的时间，而且人工利用检具来获取零件的数据容易产生较大的误差。对于较复杂的车身零件，可能会有多个以上测量点需要测量，会耗费很多工时和人力。

对于传统的扫描测量方法，其流程为：扫描—拟合—出报告—扫描—拟合—出报告，较为繁琐，当遇上待扫描工件较多的时候，批量扫描所耗费的时间非常多，存在工作效率低下的情况。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供一种基于摄影扫描技术的扫描支架以及应用该支架的扫描方法，该光学扫描支架基于摄影扫描光学扫描技术测量汽车零件的三维数据，从而能够减少人工使用检具来测量花费的工时和人力，该扫描方法的流程是：建立模板—扫描—扫描—···—出报告，能够有效地批量扫描工件。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于摄影扫描技术的扫描支架，包括支架底座和固定型架，待扫描的工件可放置于所述固定型架上，其特征在于：所述支架底座的顶部设有若干个基准孔，所述固定型架设有对待扫描工件进行固定的定位销，所述固定型架设有对待扫描工件进行支撑的基准垫片。

进一步地，所述支架底座还设有支撑杆，所述支撑杆与所述固定型架支撑连接。

进一步地，所述固定型架的表面与理论工件内表面间隙是一个固定值。

进一步地，所述基准垫片为可拆卸的基准垫片。

一种应用权利要求1所述基于摄影扫描技术的扫描支架的扫描方法，包括以下步骤：

扫描模板建立步骤：在支架上设置参考点，获取所述支架的基准孔、参考点数据和所述型架的三维数据，并将所述支架基准孔和参考点数据通过型架表面的三维数据拟合后生成适用于扫描工件的扫描模板；

工件扫描步骤：将待扫描的工件利用扫描仪器在多个方向对工件进行扫描并生成工件表面完整的三维数据；

扫描结果处理步骤：将所述工件扫描步骤生成的结果进行网格化处理后，与理论数模进行比较。

进一步地，所述扫描模板建立步骤包括以下步骤：

参考点设置步骤：在扫描工作开始前，对支架贴上参考点进行摄影扫描，贴参考点的位置包括基准孔周围、固定型架的侧面以及固定型架的表面上不被工件所覆盖的区域，并在基准孔的周围安装用于采集基准孔的实际元素点的适配器。

支架底座摄影步骤：利用扫描仪器的摄影仪器对固定面与固定型架进行摄影，由于摄影设备工作原理的限制，摄影设备通常只能沿一个方向采集，为了获得固定面和固定型架完整的参考点三维信息，一般需要从多个视角进行摄影，通过获取多个来自不同方向的图片来生成完整的参考点信息。

支架扫描步骤：利用扫描仪器对固定型架的表面进行三维数据采集，由于已经通过摄影获得固定面和固定型架完整的参考点信息，只需要从多个视角进行扫描，通过计算机利用已有的参考点进行拼接即可。

实际元素点拟合步骤：在包含参考点数据和固定型架的三维数字模型的文件中导入一个包含车身坐标系的固定型架表面的理论数据，以固定型架表面的理论数据为基准进行拟合，在固定面上构建采集器所采集的基准孔实际元素点，并在车身坐标系内计算出该实际元素点所对应的坐标值。

基准转换坐标生成步骤：将包含参考点数据和固定型架的三维数字模型的文件还原到扫描步骤，此时文件只包含参考点数据，以上述步骤获取的基准孔实际元素点的坐标值为基准重新进行拟合，***将支架摄影步骤获得的参考点与基准孔的实际元素点拟合到车身坐标系，以生成适用于扫描工件的模板。

进一步地，所述工件扫描步骤包括以下步骤：

喷涂显像剂步骤：在待扫描工件的表面喷上显像剂，由于固定型架已贴参考点，且参考点分布足以用来扫描，工件上就不需要贴参考点，可节省参考点以及贴参考点的时间，尤其是批量工件扫描时，只需喷显像剂可极大提高效率。

工件扫描步骤：将喷涂了显像剂的工件置于固定型架上，用定位销对其进行定位，在模板文件中打开扫描仪器的摄像头，利用扫描仪器在多个方向对工件进行扫描并生成工件表面完整的三维数据。

当工件完成扫描后，对扫描结果进行网格化处理，由于扫描前已将参考点拟合到车身坐标系内，网格化后的数据不需要再次进行拟合即可与理论数模进行比较。

扫描完成一件工件后可直接更换下一件喷过显像剂的工件进行扫描，从而大大地减少了扫描工时。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种基于摄影扫描技术的扫描支架及应用该支架的扫描方法，该光学扫描支架包括用于定位工件的固定型架和用于建立坐标系的基准孔，固定型架上设有用于限制待扫描工件活动的定位销，将基准孔作为摄影扫描技术的基准参考坐标能够方便扫描前将参考点转换至同一个坐标系内，该坐标系通常为车身坐标系，本发明与使用检具来测量工件的精度相比，能够减少工时和人力，获取更多的信息量，提供更加准确的检测结果。

附图说明

图1是本发明的正向结构的示意图；

图2是本发明的背面结构的示意图；

图3是本发明的扫描方法的流程图。

图中：10、基准孔；11、防尘板；20、定位销；21、基准垫片；30、固定型架；40、叉车槽；50、滚轮；60、吊耳；70、支撑杆；100、支架底座。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1和图2所示，本发明公开了一种基于摄影扫描技术的扫描支架，包括支架底座100，支架底座100的顶部为固定面101，固定面上设有固定型架 30。固定型架30一般为石膏制作，固定型架30的表面为理论工件的内表面偏置一个固定值H而成，固定型架30的表面设有若干个基准垫片21，基准垫片 21的厚度为固定值H，工件可以放置在固定型架30表面上设置的基准垫片21 上，固定型架30的表面设有若干个盲孔，用于安装定位销20，定位销20能够对工件进行定位，保证工件准确地放置于固定型架30。固定面101的四个角各设有一个基准孔10，通过基准孔10所设的参考基准，计算机可以根据该参考基准预先转换坐标，取消了扫描后再使用软件摆正工件扫描数据的步骤。

本实施例中，支架底座100还设有支撑杆70，支撑杆70设于固定面101与固定型架30的接触处。为了减少支架重量，固定型架30在保证一定厚度的前提下，可以减少部分石膏用量，在造成悬空位置的下方设置支撑杆70，可防止型架因受力不平衡而损坏。

本实施例中，固定型架30还包括基准垫片21，对于厚度较薄的工件，以往使用简易支架由于放置形式不同或者放置不规范，可能导致工件弯曲形变。使用固定型架30上的基准垫片21作为支撑面，用来均匀承受零件本身重力，防止因为零件局部受重力影响导致变形。通过此方法可提高扫描薄板类零件的准确性。

本实施例中，支架底座100的座体上设有便于移动支架底座100的滚轮50，在工作现场往往需要将支架从存放区域移动到扫描区域，但是支架的重量较重难以移动，设有滚轮50的支架底座100方便在扫描区域移动。

本实施例中，支架底座100还设有便于天车运输的吊耳60，吊耳60设于支架底座100的两侧。

支架底座100的座体设有一条以上贯穿支架底座100的座体的叉车槽40，本实施例具有两根叉车槽40，叉车的货叉能够***该叉车槽40内并带动支架底座100进行移动。

支架底座100设有与基准孔10数量对应的防尘板11，本实施例的防尘板 11包括一个旋转点，该旋转点设于基准孔10的一侧，防尘板11的板体围绕该旋转点进行旋转，在扫描工作结束后，该防尘板11能够旋转至覆盖基准孔10，避免基准孔10落入灰尘。

如图3所示，本发明还公开了一种应用上述扫描支架的扫描方法，一种应用基于摄影扫描技术的扫描支架的扫描方法，该方法是先对固定型架30和固定面101进行扫描后，拟合生成扫描模板，然后再对工件进行扫描，该方法包括以下步骤：

在正式开始对工件进行扫描前，先建立一个适用于扫描所有工件的扫描模板。

其中，扫描模板建立步骤包括以下步骤：

参考点设置步骤：在扫描工作开始前，对支架贴上参考点进行摄影扫描，贴参考点的位置包括基准孔10周围、固定型架30的侧面以及固定型架30的表面上不被工件所覆盖的区域，并在基准孔10的周围安装用于采集基准孔10的实际元素点的适配器。

支架底座摄影步骤：利用扫描仪器的摄影仪器对固定面101与固定型架30 进行摄影，由于摄影设备工作原理的限制，摄影设备通常只能沿一个方向采集，为了获得固定面101和固定型架30完整的参考点三维信息，一般需要从多个视角进行摄影，通过获取多个来自不同方向的图片来生成完整的参考点信息。

支架扫描步骤：利用扫描仪器对固定型架30的表面进行三维数据采集，由于已经通过摄影获得固定面101和固定型架30完整的参考点信息，只需要从多个视角进行扫描，通过计算机利用已有的参考点进行拼接即可。

实际元素点拟合步骤：在包含参考点数据和固定型架30的三维数字模型的文件中导入一个包含车身坐标系的固定型架表面的理论数据，以固定型架表面的理论数据为基准进行拟合，在固定面101上构建采集器所采集的基准孔实际元素点，并在车身坐标系内计算出该实际元素点所对应的坐标值。

基准转换坐标生成步骤：将包含参考点数据和固定型架30的三维数字模型的文件还原到扫描步骤，此时文件只包含参考点数据，以上述步骤获取的基准孔实际元素点的坐标值为基准重新进行拟合，***将支架摄影步骤获得的参考点与基准孔的实际元素点拟合到车身坐标系，以生成适用于扫描工件的模板。

当扫描模板建立完成后，便可以正式开始对工件进行摄影扫描，其中，工件扫描步骤包括以下步骤：

喷涂显像剂步骤：在待扫描工件的表面喷上显像剂，由于固定型架30已贴参考点，且参考点分布足以用来扫描，工件上就不需要贴参考点，可节省参考点以及贴参考点的时间，尤其是批量工件扫描时，只需喷显像剂可极大提高效率。

工件扫描步骤：将喷涂了显像剂的工件置于固定型架30上，用定位销20 对其进行定位，在模板文件中打开扫描仪器的摄像头，利用扫描仪器在多个方向对工件进行扫描并生成工件表面完整的三维数据。

当工件完成扫描后，对扫描结果进行网格化处理，由于扫描前已将参考点拟合到车身坐标系内，网格化后的数据不需要再次进行拟合即可与理论数模进行比较。

扫描完成一件工件后可直接更换下一件喷过显像剂的工件进行扫描，从而大大地减少了扫描工时。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于摄影扫描技术的扫描支架，包括支架底座和固定型架，待扫描的工件可放置于所述固定型架上，其特征在于：所述支架底座的顶部设有若干个基准孔，所述固定型架设有对待扫描工件进行固定的定位销，所述固定型架设有对待扫描工件进行支撑的基准垫片。

2.如权利要求1所述的基于摄影扫描技术的扫描支架，其特征在于：所述支架底座还设有支撑杆，所述支撑杆与所述固定型架支撑连接。

3.如权利要求1所述的基于摄影扫描技术的扫描支架，其特征在于：所述固定型架的表面与理论工件内表面间隙是一个固定值。

4.如权利要求1所述的基于摄影扫描技术的扫描支架，其特征在于：所述基准垫片为可拆卸的基准垫片。

5.一种应用权利要求1所述基于摄影扫描技术的扫描支架的扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描模板建立步骤：在支架上设置参考点，获取所述支架的基准孔、参考点数据和所述型架的三维数据，并将所述支架基准孔和参考点数据通过型架表面的三维数据拟合后生成适用于扫描工件的扫描模板；

工件扫描步骤：将待扫描的工件利用扫描仪器在多个方向对工件进行扫描并生成工件表面完整的三维数据；

扫描结果处理步骤：将所述工件扫描步骤生成的结果进行网格化处理后，与理论数模进行比较。

6.如权利要求5所述的扫描方法，其特征在于：所述扫描模板建立步骤包括以下步骤：

参考点设置步骤：在扫描工作开始前，对支架贴上参考点进行摄影扫描，贴参考点的位置包括基准孔周围、固定型架的侧面以及固定型架的表面上不被工件所覆盖的区域，并在基准孔的周围安装用于采集基准孔的实际元素点的适配器；

支架底座摄影步骤：利用扫描仪器的摄影仪器对固定面与固定型架进行摄影，通过获取多个来自不同方向的图片来生成完整的参考点信息；

支架扫描步骤：利用扫描仪器对固定型架的表面进行三维数据采集；

实际元素点拟合步骤：在包含参考点数据和固定型架的三维数字模型的文件中导入一个包含车身坐标系的固定型架表面的理论数据，以固定型架表面的理论数据为基准进行拟合，构建采集器所采集的基准孔实际元素点，并在车身坐标系内计算出该实际元素点所对应的坐标值；

基准转换坐标生成步骤：将包含参考点数据和固定型架的三维数字模型的文件还原到只包含基准孔和参考点数据的扫描步骤，以上述步骤获取的基准孔实际元素点的坐标值为基准重新进行拟合，***将支架摄影步骤获得的参考点与基准孔的实际元素点拟合到车身坐标系，以生成适用于扫描工件的模板。

7.如权利要求5所述的扫描方法，其特征在于：所述工件扫描步骤包括以下步骤：

喷涂显像剂步骤：在待扫描工件的表面喷上显像剂；

工件扫描步骤：将喷涂了显像剂的工件固定于所述定位销，利用扫描仪器在多个方向对固定于所述定位销的工件进行扫描并生成工件表面完整的三维数据。