[發(fā)明專利]三維掃描裝置及三維掃描方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610900072.0
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106996752A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李東勛;鄭康勛
• 申請（專利權(quán)）人: 3D系統(tǒng)韓國株式會社
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11290
• 代理人: 曹正建,陳桂香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一邊使測定對象物旋轉(zhuǎn)，一邊利用三維掃描儀來對測定對象物的形狀進行測定的三維掃描裝置及三維掃描方法。

背景技術(shù)

通過測定實物來生成三維掃描數(shù)據(jù)的工作稱作三維掃描(3D scanning)。通常，這種三維掃描為以如下方式進行的工作，即，在可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上放置測定對象物，并一邊使轉(zhuǎn)盤進行360度的旋轉(zhuǎn)，一邊利用三維掃描儀來掃描測定對象物，由此生成三維掃描數(shù)據(jù)。

在韓國公開專利公報第10-2014-0002270號中公開了三維掃描儀夾具裝置，上述三維掃描儀夾具裝置可用于固定汽車底盤部件，并一邊使固定的底盤部件旋轉(zhuǎn)，一邊利用三維掃描儀來掃描汽車底盤部件。并且，在韓國授權(quán)專利第10-1477185號中公開了三維掃描平臺及具有其的三維掃描裝置，在上述三維掃描裝置中，在掃描平臺放置測定對象物，并一邊使掃描平臺旋轉(zhuǎn)，一邊利用掃描儀對測定對象物進行三維測定。

在上述現(xiàn)有文獻的三維掃描方法執(zhí)行如下的步驟，即，為了對測定對象物的整體形狀進行測定，一邊使測定對象物旋轉(zhuǎn)，一邊利用掃描儀來從多向獲取測定數(shù)據(jù)，并整合這些數(shù)據(jù)。其中，當通過使測定對象物進行360度的旋轉(zhuǎn)來掃描測定對象物時，為了獲取測定對象物的完整的測定數(shù)據(jù)，需要以使測定對象物的旋轉(zhuǎn)角度非常小的方式進行設(shè)置來從無數(shù)多個方向(角度)對測定對象物進行掃描。但是，在此情況下，由于測定出的數(shù)據(jù)量太多、且測定時間變長，因此，實際上無法獲取測定對象物的完整的測定數(shù)據(jù)。

因此，若利用通常的三維掃描方法掃描測定對象物，則最終會發(fā)生未被測定的區(qū)域，因而工作人員需要在用肉眼確認測定結(jié)果后，在測定對象物中找出所要追加測定的部分，并進行追加測定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明用于解決上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供無需對測定對象物進行額外的測定工作，并且既可縮短測定時間，又可進行精確測定的三維掃描方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出三維掃描裝置，上述三維掃描裝置包括：轉(zhuǎn)盤，用于支撐測定對象物，上述轉(zhuǎn)盤能夠以旋轉(zhuǎn)軸為中心進行360度的旋轉(zhuǎn)，使得上述測定對象物旋轉(zhuǎn)；三維掃描儀，設(shè)置于從上述轉(zhuǎn)盤隔開規(guī)定距離的位置，上述三維掃描儀通過對上述轉(zhuǎn)盤上的測定對象物進行掃描來獲取上述測定對象物的三維掃描數(shù)據(jù)；以及控制部，通過控制上述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)及上述三維掃描儀的工作，來使上述轉(zhuǎn)盤進行360度的旋轉(zhuǎn)，運行上述三維掃描儀并以按上述轉(zhuǎn)盤的不同的旋轉(zhuǎn)角度來掃描上述測定對象物，通過對未被上述三維掃描儀所測定的上述測定對象物的未測定部分進行判別來對未測定部分進行追加測定。

優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，上述控制部包括：掃描數(shù)據(jù)合并部，用于對借助上述三維掃描儀獲取的上述測定對象物的多個三維掃描數(shù)據(jù)進行合并；未測定部分判別部，以經(jīng)過上述掃描數(shù)據(jù)合并部合并的結(jié)果值為基礎(chǔ)來對上述測定對象物的未測定部分進行判別；以及位置校正部，獲取上述三維掃描儀與上述轉(zhuǎn)盤之間的相對位置信息及上述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角度信息，相對應(yīng)調(diào)整對上述三維掃描儀的上述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角度以與從上述未測定部分判別部獲取的上述未測定部分。

其中，本發(fā)明的特征在于，上述未測定部分判別部在掃描數(shù)據(jù)中對經(jīng)過掃描的部分和未經(jīng)過掃描的未測定部分的邊界線進行判別，上述未測定部分判別部在經(jīng)過掃描的數(shù)據(jù)的三角形網(wǎng)格的三個邊中，將無相鄰三角形的邊判斷為上述邊界線。

優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，上述控制部還包括掃描方向判別部，上述掃描方向判別部從上述未測定部分的多個邊界線計算多個法線方向，并計算上述多個法線方向的平均方向，在將上述未測定部分的多個邊界線向上述平均方向投影與虛擬的掃描數(shù)據(jù)投影面后，對在上述掃描數(shù)據(jù)投影面上由多個邊界線構(gòu)成的面積進行計算，來將計算出的面積設(shè)定為初始值，并一邊以上述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸為中心來使未測定部分的掃描數(shù)據(jù)進行虛擬旋轉(zhuǎn)，一邊對在上述掃描數(shù)據(jù)投影面上使多個邊界線具有最大面積的方向進行計算，來將計算出的方向設(shè)定為掃描方向，上述位置校正部使上述轉(zhuǎn)盤向由上述掃描方向判別部計算出的掃描方向旋轉(zhuǎn)，上述三維掃描儀在上述掃描方向?qū)y定對象物進行追加測定。

并且，本發(fā)明的特征在于，上述控制部還包括工作結(jié)束判別部，上述工作結(jié)束判別部對在追加測定前計算出的多個邊界線的投影面積和在追加測定后計算出的多個邊界線的投影面積的差異值與用戶所定義的設(shè)定值進行比較，來判別掃描工作是否結(jié)束。

額外地，本發(fā)明的特征在于，上述三維掃描儀為與機械臂相連接的移動式掃描儀，上述位置校正部以由上述掃描方向判別部計算出的掃描方向為基礎(chǔ)對上述機械臂的位置進行校正。