[發(fā)明專利]三維坐標(biāo)掃描器和操作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480015935.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN105190232A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貝恩德-迪特馬爾·貝克;羅伯特·E·布里奇斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法羅技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B21/04
• 分類號(hào): G01B21/04;G01S17/66;G01B5/004;G01B11/00;G01B11/25;G01B11/245
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;陳煒

背景技術(shù)

本文中所公開的主題涉及三維坐標(biāo)掃描器，尤其涉及具有數(shù)據(jù)獲取的多個(gè)模態(tài)的三角測(cè)量型掃描器。

物體或環(huán)境的三維坐標(biāo)的獲取是已知的。例如，可以使用諸如飛行時(shí)間法或三角測(cè)量法的各種技術(shù)。諸如激光跟蹤器、全站儀或飛行時(shí)間掃描器的飛行時(shí)間系統(tǒng)可以使諸如激光束的光束導(dǎo)向后向反射器目標(biāo)或物體的表面上的斑點(diǎn)。使用絕對(duì)測(cè)距儀來(lái)基于光行進(jìn)至目標(biāo)或斑點(diǎn)并返回所需的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)確定到目標(biāo)或斑點(diǎn)的距離。通過(guò)使激光束或目標(biāo)移動(dòng)經(jīng)過(guò)物體的表面，可以確定物體的坐標(biāo)。飛行時(shí)間系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于具有相對(duì)高的精度，但在一些情況下，由于飛行時(shí)間系統(tǒng)通常必須單獨(dú)測(cè)量表面上的每個(gè)點(diǎn)，因此飛行時(shí)間系統(tǒng)相比于一些其它系統(tǒng)可能較慢。

相比之下，使用三角測(cè)量法來(lái)測(cè)量三維坐標(biāo)的掃描器將呈線狀的光(例如，來(lái)自激光線探測(cè)器的激光線)的圖案投射到表面上或者將覆蓋區(qū)域的光(例如，結(jié)構(gòu)光)的圖案投射到表面上。例如通過(guò)將攝像裝置和投影儀附接至共用框架，該攝像裝置以固定關(guān)系耦接至投影儀。從投影儀發(fā)出的光被表面反射并且被攝像裝置檢測(cè)到。由于攝像裝置和投影儀以固定關(guān)系布置，因此可以使用三角原理來(lái)確定到物體的距離。與使用觸覺探測(cè)器(tactileprobe)的坐標(biāo)測(cè)量裝置相比，三角測(cè)量系統(tǒng)在大的區(qū)域內(nèi)快速獲取坐標(biāo)數(shù)據(jù)方面提供了優(yōu)點(diǎn)。如本文中所使用的，將由此得到的由三角測(cè)量系統(tǒng)提供的三維坐標(biāo)值的集合稱為點(diǎn)云數(shù)據(jù)或簡(jiǎn)稱為點(diǎn)云。

當(dāng)使用激光掃描器時(shí)，許多問(wèn)題可能會(huì)干擾高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。這些問(wèn)題例如包括但不限于：作為物體表面的反射率的變化或相對(duì)于投射光的表面的入射角度的變化的結(jié)果而在攝像裝置圖像平面內(nèi)所接收到的光的水平的變化；諸如孔的邊緣的邊緣附近的低分辨率；以及多路徑干擾。在一些情況下，操作員可能并沒有察覺到問(wèn)題或不能消除問(wèn)題。在這些情況下，結(jié)果是點(diǎn)云數(shù)據(jù)缺失或出錯(cuò)。

因此，盡管現(xiàn)有的掃描器適合這些掃描器的預(yù)期目的，但特別是在提供可以適應(yīng)于不期望條件并提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)獲取的掃描器方面，仍存在對(duì)于改進(jìn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種非接觸式光學(xué)三維測(cè)量裝置。該非接觸式光學(xué)三維測(cè)量裝置包括：組件，其包括投影儀、第一攝像裝置和第二攝像裝置，其中，投影儀、第一攝像裝置和第二攝像裝置相對(duì)于彼此固定，在投影儀與第一攝像裝置之間存在第一距離以及在投影儀與第二攝像裝置之間存在第二距離，該投影儀具有光源，該投影儀被配置為將具有多個(gè)空間變化圖案中的任一個(gè)的第一光發(fā)射到物體的表面上，第一攝像裝置具有第一透鏡和第一光敏陣列，第一攝像裝置被配置為接收從該表面反射的第一光的第一部分并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生第一數(shù)字信號(hào)，第一攝像裝置具有第一視場(chǎng)，該第一視場(chǎng)為第一攝像裝置的第一角度觀看區(qū)域，第二攝像裝置具有第二透鏡和第二光敏陣列，第二攝像裝置被配置為接收從該表面反射的第一光的第二部分并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生第二數(shù)字信號(hào)，第二攝像裝置具有第二視場(chǎng)，該第二視場(chǎng)為第二攝像裝置的第二角度觀看區(qū)域，第二視場(chǎng)不同于第一視場(chǎng)；以及處理器，其電耦合至投影儀、第一攝像裝置和第二攝像裝置；以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其在由處理器運(yùn)行時(shí)使得在第一時(shí)間收集第一數(shù)字信號(hào)并且在與第一時(shí)間不同的第二時(shí)間收集第二數(shù)字信號(hào)，并且至少部分地基于第一數(shù)字信號(hào)和第一距離來(lái)確定該表面上的第一點(diǎn)的三維坐標(biāo)并至少部分地基于第二數(shù)字信號(hào)和第二距離來(lái)確定該表面上的第二點(diǎn)的三維坐標(biāo)。