[發明專利]一種掃描系統及掃描方法

在審

• 申請號: 201710939697.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107560547A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 李冠楠;馬威武;茹方軍
• 申請（專利權）人: 杭州非白三維科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 杭州華知專利事務所33235
• 代理人: 張德寶

1.一種掃描系統，其特征在于：包括前支架(1)和后支架(2)，所述后支架(2)上設有導軌(3)，導軌(3)上架設有掃描儀(4)，掃描儀(4)前側中間位置設有激光發射器(4.1)，激光發射器(4.1)兩側設有至少一對攝像機(4.2)；

所述前支架(1)上設有可前后轉動的轉軸(5)，轉軸(5)上固定有轉臺(6)，轉臺(6)上表面具有可圓周轉動的轉盤(6.1)。

2.根據權利要求1所述的一種掃描系統，其特征在于：所述前支架(1)和所述后支架(2)之間通過橫桿(7)連接。

3.根據權利要求1所述的一種掃描系統，其特征在于：所述攝像機(4.2)為兩對。

4.根據權利要求3所述的一種掃描系統，其特征在于：所述轉臺(6)數量為兩個。

5.根據權利要求4所述的一種掃描系統，其特征在于：所述轉軸(5)數量為兩個且由不同的電機驅動。

6.一種基于上述掃描系統的掃描方法，其特征在于包括以下步驟：

(1).將被測實物放置到轉臺(6)的轉盤(6.1)上并固定；

(2).攝像機(4.2)采集被測實物圖像信息，激光發射器(4.1)向被測實物發射激光計算表面深度信息，得到三維坐標；

(3).掃描儀(4)沿導軌(3)左右滑動，連續采集圖像信息和計算三維坐標；

(4).啟動轉臺(6)使被測實物旋轉一定角度，或者啟動轉軸(5)使轉臺(6)及其上的被測實物通過前后旋轉一定角度；

(5).重復步驟(2)和步驟(3)；

(6).重復步驟(4)和步驟(5)；

(7).生成被測實物的全輪廓三維坐標，構建三維模型；

(8).設定一個直徑不小于被測實物最長直徑的球體；

(9).將被測實物的三維數據導入到球體中，通過負數計算，刪除球體中的三維數據部分，計算得到被測實物的反向三維模型。

7.根據權利要求6所述的掃描方法，其特征在于：所述步驟(2)中計算被測實物三維坐標的具體步驟如下：

(2-1).設被測物體坐標系為OXYZ，相機坐標系為O'X'Y'Z'，O O'上的透鏡F，OZ’與XOZ在同一平面，可知ZOZ’的夾角為α，則XOO’的夾角為

(2-2).設被測物體上的一個點P₁(X₁，Y₁，Z₁)，P₁在相機光敏面上對應的點為P₂(X₂，Y₂)；

(2-3).設X₁FO的夾角為θ₁，已知物距U、像距V，則：

X1sinθ1=Usin[π-(π2-α)-θ1],]]>

X1=U*sinθ1sin(π2+α-θ1),]]>

X2sinθ1=Vsin(π2-θ1),]]>

X2V=sinθ1sin(π2-θ1)=tanθ1,]]>

θ1=arctanX2V,]]>

由此可知X₁與X₂的對應關系為：

X1=U*(sinarctanX2V)sin(π2+α-arctanX2V);]]>

(2-4).設Y₁FO的夾角為θ₂，X₁在O O'上的垂點為M，OM的長度為S，則:

U-Ssin(π2-θ2)=Y1sinθ2,]]>

Y1=(U-S)*sinθ2sin(π2-θ2)=(U-S)*tanθ2,]]>

Y2sinθ2=Vsin(π2-θ2),]]>

Y2V=sinθ2sin(π2-θ2)=tanθ2,]]>

θ2=arctanY2V,]]>

由此可知Y₁與Y₂的對應關系為：

Y1=(U-S)*Y2V,]]>

通過三角形OMX₁計算S的長度為：

S=X1sinα;]]>

(2-5).攝像機(4.2)分辨率為已知，在水平方向上的分辨率為在垂直方向上的分辨率為P₂坐標在水平垂直方向上的像素數量分別為i、j,可知P₂坐標(X₂，Y₂)為則：

X1=U*(sinarctani*am*v)sin(π2+α-arctani*am*v),]]>

Y1=(U-X1sinα)*j*bn*V.]]>