[發(fā)明專利]一種基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置

在審

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• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108981607A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 程灝波;文永富;馮云鵬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學深圳研究院
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本專利公開了一種基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置。其主要包括線激光器發(fā)射模塊、兩相四線步進電機、載物平臺、控制器、傳感器以及處理程序。本發(fā)明專利提供的物體彩色輪廓掃描裝置采用三角測量法，可以避免對被測物體表面造成損傷，并且可以應用于測量柔性物體。采用雙線激光器投射避免了被測物體遮擋傳感器的可視區(qū)域導致掃描數據的丟失問題。線激光光束垂直投射在物體表面，傳感器通過處理程序可以得到一組三維測量數據，通過對多組數據的精確拼接和對線激光照射的特征區(qū)域進行像素的提取，旋轉一周后可以復現物體完整的表面輪廓和重現物體表面的色彩。這尤其對文物的數據采集和保護具有重大意義。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置，特別是涉及一種數據精準、測量快速、能復現物體表面色彩的基于雙線激光器的物體彩色輪廓掃描裝置。

背景技術

隨著計算機技術的高速發(fā)展以及生產制造要求的提高，這使得傳統(tǒng)的測量內容和測量方式不再能夠滿足需要，物體的外形及外形三維數據的獲取成為測量領域一個重要的研究方向。近年來，隨著電子、光學、計算機技術的發(fā)展，三維數據測量技術有了廣泛的應用，其應用范圍主要用于精密零件的檢測，逆向工程以及為游戲、娛樂系統(tǒng)提供大量具有極強真實感的三維彩色模型，更可用于修復破損的文物、藝術品或缺乏供應的損壞零件等以及環(huán)境地圖的三維重建。利用三維重建技術復現環(huán)境地圖，可以用于機器人和無人車的導航和避障。

目前，國內外己經研究出了多種三維輪廓的測量方法，獲取物體三維信息的測量方式和測量設備有很多種。無論是基于三坐標測量機的接觸式三維測量方法還是基于光學和非光學的非接觸式三維測量方法，都只能得到物體表面的三維輪廓數據，不能復現物體表面的色彩信息，因此無法滿足如文物保護過程中需要得到物體彩色信息的需求。在基于光學測量的三維測量方法中，主要用的是單個點激光模塊或者是單個的線激光模塊，這樣在測量中常常會導致被測物體遮擋了傳感器的可視區(qū)域導致掃描數據的丟失問題，從而使重構模型產生缺陷，這樣就造成了數據的不精確性。

因此，需要采用一種數據精準、測量快速、能復現物體表面色彩的物體輪廓掃描技術，來得到物體的彩色輪廓信息。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種一種數據精準、測量快速、能復現物體表面色彩的基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置。

為達上述目的，本發(fā)明提供的基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置包括安裝在裝置前端的載物平臺、安裝在載物平臺底端的兩相四線步進電機、安裝在裝置后端的傳感器、安裝在傳感器下方中心的控制器、安裝在傳感器兩邊對稱的雙線激光器發(fā)射模塊及其處理程序。

控制器集成電機驅動模塊和穩(wěn)壓模塊用于控制步進電機的旋轉動作和線激光器發(fā)射模塊的發(fā)射動作，安裝在后端豎直放置的殼體中。雙線激光器發(fā)射模塊用于向被測物體投射兩條不重合的豎直線激光光束，對稱安裝于傳感器兩邊，分別投射于被測物體中心線兩邊，測量中同時采集兩條線激光光線測得的數據，從兩部分分別進行三維輪廓的復現。處理程序采集每組測量數據，通過法向量空間均勻采樣策略，利用迭代最近點算法對數據進行精確拼接。處理程序在每次線激光模塊投射時采集和處理該特征區(qū)域的三位輪廓信息，當每測一個特征區(qū)域激光關閉后，傳感器得到此時的圖像信息，通過程序提取激光投射時的特征區(qū)域個像素點的顏色值。

本發(fā)明提供的基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置，裝置小巧，結構靈活，便于移動和裝配，方便操作人員進行測量。本裝置基于三角測量法，三角測量法是一種非接觸式光電測量方法，可以避免對被測物體表面造成損傷，并且可以應用于測量柔性物體。同時，采用雙線激光器作為主動式光源，避免了被測物體遮擋傳感器的可視區(qū)域導致掃描數據的丟失問題，從而避免使重構模型產生缺陷。采用了物體表面輪廓像素的顏色提取技術，復現了物體表面的色彩，這尤其對文物的數據采集和保護具有重大意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于雙線激光器的物體彩色三維輪廓掃描裝置立體圖。