[發明專利]用于移動式圖案投影的設備及其應用

在審

• 申請號: 201380034534.X
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN104541126A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: P·維斯曼;W·海內
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;H04M1/21
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;劉春元

技術領域

本發明涉及用于按照有效三角測量原理拍攝具有表面的測量對象的三維圖像的設備和應用，所述設備帶有投影裝置，用以從第一視角將光圖案投影在測量對象上；至少一個從至少一個其它視角與該投影裝置同步拍攝的攝像裝置，用以與光圖案一起同步拍攝測量對象；和計算裝置，用以借助于該同步拍攝計算對該對象表面成像的空間坐標。

背景技術

DE?41?15?445?A1公開了一種用于按照有效三角測量原理拍攝對象的三維圖像的方法，借助于具有圖像儲存裝置的視頻攝像機，和具有光學裝置和編碼器和儲存裝置的激光投影儀，該激光投影儀以預先給定的頻率以光截平面形式把用于標記對象的代碼投影在對象上，其中該投影儀與在拍攝對象時拍攝對象標記的視頻攝像機同步。

US?2002/0162886?A1公開了一種用于三維掃描的系統，帶有用于三維掃描的設備，該設備可手動操作并且具有帶有光束投影儀、物鏡和光探測器的輪廓儀。

有效三角測量方法被日益廣泛地用于實現手動操作的移動式3D測量裝置。常規地圖像照片被傳輸到外部數據處理單元并通過它轉換為3D數據組。同樣已知用靜止攝像機和手動操作的圖案投影裝置工作的設備。

常規的解決方案與相對較高的成本相關聯。常規的實施方案占用空間大、笨重和接線復雜。

發明內容

本發明的任務是提供用于簡單、成本低廉、緊湊和移動式地檢測對測量對象的表面成像的空間坐標的設備和方法。

該任務用按照獨立權項的設備解決。

按照第一方面，對用于按照有效三角測量原理拍攝具有表面的測量對象的三維圖像的設備提出專利要求，該設備帶有下列組件。用于從第一視角將光圖案投影在該測量對象上的投影裝置。至少一個從至少一個其它視角與投影裝置同步拍攝的攝像裝置，用以與光圖案一起同步拍攝測量對象。用于借助于同步拍攝計算對該對象表面成像的空間坐標的計算裝置。該設備的特征在于，它借助于除提供三維圖像以外還提供附加功能的移動式計算設備實現。

對將便攜式小型計算機附帶地用作按照有效三角測量方法的三維光學測量裝置的設備和方法提出專利要求。

其他有利的設計方案與從屬權項結合地被提出專利要求。

按照一個有利的設計方案，該除了三維圖像拍攝以外還提供附加功能的移動式計算設備可以是手機、個人數字助理、平板式個人計算機或音樂播放器。所有這種類型的計算設備原則上包括所有常規的小型計算機。例如，同樣包括所謂的“智能電話”。

按照另一個有利的設計方案，該攝像裝置和該計算裝置可以是移動式計算設備的攝像機和計算機。

按照另一個有利的設計方案，該投影裝置可以從外部固定在移動式計算設備上。

按照另一個有利的設計方案，投影裝置在集成于移動式計算設備中的閃光燈裝置前面沿著該閃光燈裝置的光軸具有形成光束的光學裝置和使該光束成像在該測量對象上的光學裝置。

按照另一個有利的設計方案，該投影裝置可以具有自己的照明裝置、形成光束的光學裝置和使該光束成像在測量對象上的光學裝置。

按照另一個有利的設計方案，投影裝置可以完全集成在該移動式計算設備中。

按照另一個有利的設計方案，該形成光束的光學裝置可以是被均勻照明的圖案透明正片。

按照另一個有利的設計方案，該投影裝置可以由該計算設備提供電功率。

按照另一個有利的設計方案，該計算設備可以是除三維圖像拍攝外還提供附加功能的便攜式小型計算機。這樣的附加功能例如可以使通信、音樂或任何其他應用成為可能。

按照另一個有利的設計方案，按照本發明的設備例如可以用于測量對象的無破損檢驗、逆向工程或娛樂電子學。

附圖說明

借助實施例結合附圖對本發明作更詳細地描述。附圖中：

圖1表示一種方法的常規實施例；

圖2a至2e表示按照本發明的設備的第一實施例；

圖3a至3d表示按照本發明的設備的第二實施例；

圖4表示按照本發明的設備的另一個實施例；

圖5a至5f表示測量圖案的實施例；

圖6表示按照本發明的設備的不同應用。

具體實施方式