[實用新型]回轉體三維掃描系統

有效

• 申請號: 201020685726.0
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN202018277U
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 陸鵬;張熹;吳君毅;艾鋼;曾憲友;鄭長江
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本實用新型涉及一種回轉體三維掃描系統，屬于光電子及光測實驗力學領域。

背景技術

三維掃描系統在主要用于對物體空間外形和結構進行掃描，以獲得物體表面的三維的空間坐標。它的重要意義在于能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。

目前市場上的三維產品，主要是國外的Zygo的輪廓儀、雷頓的三坐標測量儀等為代表和國內的北京華卓接觸式輪廓儀、上海威申的三維激光掃描系統。這些產品都是系統龐大、測量復雜。

最近，國內有些學者，如孫艷玲等人在《儀器儀表用戶》上撰文提出“一種用于測量微觀形貌的激光干涉式測量儀”(2006年，第13卷，第2期，第26～27頁)。還只是在研究階段，更不用提該系統設計復雜，如需要正交衍射光柵為坐標標準器、直線電機粗定位，壓電陶瓷精定位，產品化十分困難。

實用新型內容

本實用新型的目的是提出一種回轉體三維掃描系統，其結構簡單，測量方便，且精度較高，適合推廣應用。

本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種回轉體三維掃描系統，包括：能夠旋轉預定角度的旋轉臺，用以放置被測物體；激光光刀系統，用以向該被測物體投射出垂直于水平面的激光光刀；以及攝像機，其攝像方向與該激光光刀系統的投射方向成一角度，該攝像機用以捕捉該激光光刀在該被測物體的反射光線，并輸入一計算機中。

在上述的回轉體三維掃描系統中，還包括一激光測距儀，與該攝像機關于該激光光刀系統的投射方向對稱布置。

在上述的回轉體三維掃描系統中，該旋轉臺是由步進電機驅動的分度旋轉臺。

在上述的回轉體三維掃描系統中，還包括一剪切型升降臺，該激光光刀系統是放置在該剪切型升降臺上。

在上述的回轉體三維掃描系統中，還包括一步進電機，用以驅動該剪切型升降臺。

在上述的回轉體三維掃描系統中，還包括：一直線導軌，沿著該該激光光刀系統的投射方向布置；以及一滑塊，該旋轉臺通過該滑塊設置在該直線導軌上。

在上述的回轉體三維掃描系統中，該激光光刀系統包括激光器、柱面鏡、非球面透鏡以及刀口修正板，其中該柱面鏡、非球面透鏡以及刀口修正板按照依次布置在激光器的出射光路上。

在上述的回轉體三維掃描系統中，該激光器的光源為LED光源。

在上述的回轉體三維掃描系統中，該非球面透鏡布置在該柱面鏡的焦點上。

在上述的回轉體三維掃描系統中，該刀口修正板具有一寬度可調節的狹縫。

本實用新型由于采用以上技術方案，使之與現有技術相比，具有如下顯著優點：

1、采用精密直線導軌，固定系統y方向自由度，所以測量時對試件擺放要求不高，方便測量；

2、采用精密步進電機旋轉臺，旋轉平穩可靠；

3、采用激光自動測距方式，確定物體到攝像頭的CCD的距離作為固定參數，使得人工干預影響測量結果精度的可能性降到最小；

4、采用空間步進電機驅動剪切型升降臺，使得系統高低調節自動化，而且精度高。對于z方向尺寸較大的被測物體可以實現分段測量，然后“拼接”成一體；

5、采用新型激光光刀，提高了測量的精度，當激光功率提高時，還可以測量大范圍的被測物體，如人體等米量級尺寸的物體。

附圖說明

為讓本實用新型的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式作詳細說明，其中：

圖1示出根據本實用新型一實施例的回轉體三維掃描系統原理圖。

圖2示出根據本實用新型一實施例的光刀系統原理圖。

圖3示出根據本實用新型一實施例的回轉體三維掃描系統布局圖。

圖4A示出步進電機驅動的剪切型升降臺的俯視圖。

圖4B示出步進電機驅動的剪切型升降臺的側視圖。

圖5示出步進電機驅動的分度旋轉臺。

具體實施方式

本實用新型的下述實施例描述對三維激光掃描系統的改進，主要針對回轉體測量需要。實施例采用激光單線投影測量技術，測量回轉體的三維外形輪廓。