[發(fā)明專利]三維掃描裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410705832.3
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104359405B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李琛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三維掃描裝置。

背景技術(shù)

隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，獲取圖像的方法不僅僅限于使用各種攝像機(jī)、照相機(jī)等只能得到物體的平面圖像，即物體的二維信息的圖像掃描手段。在許多領(lǐng)域，需要獲得物體的三維信息。三維掃描用于創(chuàng)建物體幾何表面，是實現(xiàn)三維信息數(shù)字化的一種極為有效的工具。三維掃描的掃描點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點越可以創(chuàng)建更精確的模型。三維掃描儀可模擬為照相機(jī)，它們的視線范圍都體現(xiàn)圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。

三維掃描屬于非接觸式測量，主要分兩類。一類是被動方式，就是不需要特定的光源，完全依靠物體所處的自然光條件進(jìn)行掃描，常采用雙目技術(shù)，但是精度低，只能掃描出有幾何特征的物體，不能滿足很多領(lǐng)域的要求。另一類是主動方式，就是向物體投射特定的光，其中代表技術(shù)為激光線式的掃描，精度比較高，但是由于每次只能投射一條光線，所以掃描速度慢。

因此，有必要提供一種能夠高速、高精度進(jìn)行三維掃描的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種掃描速度快、精度高且結(jié)構(gòu)簡便的三維掃描裝置。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種三維掃描裝置，包括多個激光光源，位于一掃描平面且分布于掃描對象的四周，發(fā)出特定波長的激光；CMOS圖像傳感器，與所述掃描平面相對設(shè)置，其僅對所述特定波長的激光感光，用于擷取所述掃描平面上形成的影像；波長濾鏡，設(shè)置于所述CMOS圖像傳感器和所述掃描平面之間且其與所述CMOS圖像傳感器的連線垂直于所述掃描平面，用于僅使所述特定波長的激光到達(dá)所述CMOS圖像傳感器；推進(jìn)機(jī)構(gòu)，使所述掃描對象在垂直所述掃描平面的方向上步進(jìn)移動以穿過所述掃描平面，所述掃描對象在所述掃描平面上切斷所述多個激光光源發(fā)出的激光而形成一激光空白區(qū)域；處理單元，根據(jù)所述掃描對象的步進(jìn)移動的距離以及在該步進(jìn)移動距離處所述CMOS圖像傳感器所擷取的影像信息得到該掃描平面上所形成的激光空白區(qū)域的輪廓的三維坐標(biāo)信息，以及根據(jù)所述掃描對象每次步進(jìn)移動而得到的所述三維坐標(biāo)信息獲得所述掃描對象的三維輪廓信息。

優(yōu)選的，所述三維掃描裝置還包括一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使所述掃描對象相對于所述掃描平面旋轉(zhuǎn)一定角度。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述掃描對象相對于所述掃描平面旋轉(zhuǎn)90度。

優(yōu)選的，所述處理單元根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)所述掃描對象之前及之后分別得到的三維輪廓信息得到所述掃描對象的完整三維輪廓信息。

優(yōu)選的，所述激光光源為激光點光源，每一所述激光點光源發(fā)出一束所述特定波長的激光。

優(yōu)選的，多個所述激光點光源分為四組，分別在所述掃描平面的水平方向和豎直方向平行相對設(shè)置，其中相對設(shè)置的兩組激光點光源具有相同的分布密度。

優(yōu)選的，相對設(shè)置的兩組所述激光點光源彼此交錯。

優(yōu)選的，所述三維掃描裝置還包括多個列方向點光柵，與所述多個激光光源對應(yīng)設(shè)置，用于將每一所述激光光源發(fā)出的光改變?yōu)槌蛩鰭呙鑼ο蟮钠叫屑す夤馐?!-- SIPO -->

優(yōu)選的，所述激光光源為點光源或平行光源。

優(yōu)選的，所述激光光源為四個，分別在所述掃描平面的水平方向和豎直方向兩兩相對設(shè)置。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的三維掃描裝置基于激光面陣捕捉掃描對象的輪廓信息，進(jìn)而得到掃描對象表面三維圖像，具有速度快、精度高，且結(jié)構(gòu)簡便的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明一實施例的三維掃描裝置的示意圖；

圖2所示為本發(fā)明一實施例的三維掃描裝置掃描時在掃描平面上形成的影像圖；

圖3所示為本發(fā)明另一實施例的三維掃描裝置的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。