[發明專利]一種基于線結構光的便攜掃描測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011006083.7
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112113505B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 郭彥彬;王國平;劉迎賓;葉韶華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25;G01C11/00;G01C11/02
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發明公開了一種基于線結構光的便攜掃描測量裝置及方法，裝置包括：相機組、激光器組、光源控制模塊、傳感器固定模塊和硬件連接支撐結構，所述相機組和光源控制模塊通過傳感器固定模塊連接于所述硬件連接支撐結構一端，所述激光器組通過傳感器固定模塊連接于所述硬件連接支撐結構中間位置。本發明能夠根據場景的特點對相機組、激光器組進行靈活地角度調整，結合硬件結構的靈活性，根據相機組、激光器組之間的相對位置關系，自適應地調節合適的重建參數，以高效、高精度地完成對場景或核心復雜零件的三維重建。

技術領域

本發明涉及三維建模技術領域，具體地說，涉及一種基于線結構光的便攜掃描測量裝置及方法。

背景技術

隨著虛擬現實、增強現實技術的快速發展，各行業對場景、產線、核心零件的數字化模型需求愈加旺盛，傳統使用CAD、UG等工業建模軟件進行模型重建的方法已不能滿足建模效率、建模精度及模型還原度等技術指標。近幾年，計算機視覺領域異軍突起，各種三維重建方法被提出，如：單目重建、雙目重建、深度相機重建等，但基于計算機視覺的重建方法建模精度差，無法從根本上解決工業、醫療場景下對模型精度的要求。基于線結構光的三維重建技術利用激光測距的原理，可實現對三維模型的快速掃描建模，該方法的測量精度遠高于基于計算機視覺技術的建模方法，但目前基于線結構光的測量設備具有靈活性差、便攜性弱、集成性低的缺點，即使市場上現有的手持式三維測量裝置也無法實現靈活的調節激光器組及相機傳感器的位置、角度等參數，從而無法實現對具備復雜拓撲結構的快速全建模。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明公開了一種基于線結構光的便攜掃描測量裝置及方法，可根據場景的特點對相機、激光器組進行靈活地角度調整，以高效、高精度地完成對場景或核心復雜零件的三維重建；其包括：

相機組、激光器組、光源控制模塊、傳感器固定模塊和硬件連接支撐結構，所述相機組和光源控制模塊通過傳感器固定模塊連接于所述硬件連接支撐結構一端，所述激光器組通過傳感器固定模塊連接于所述硬件連接支撐結構中間位置。

優選的，所述傳感器固定模塊包括：相機組固定模塊、激光器固定模塊和光源固定模塊，所述相機組固定模塊與所述相機組連接，所述激光器固定模塊與所述激光器組連接，所述光源固定模塊與所述光源控制模塊連接。

優選的，所述相機組包括兩組無畸變、高幀率、高分辨率工業相機及兩個對應的工業鏡頭，所述工業鏡頭與所述工業相機連接，所述工業相機通過所述相機組固定模塊與所述硬件連接支撐結構連接。

優選的，所述激光器組包括7個型號相同、位置和角度不同的高品質激光器，所述激光器末端通過所述激光器固定模塊與所述硬件連接支撐結構連接。

優選的，所述光源控制模塊包括2個環形光源和1個數字光源控制器，所述光源控制模塊套設于工業鏡頭外側，并且通過所述光源固定模塊連接于所述相機組固定模塊一端。

優選的，所述硬件連接支撐結構包括：

U型支架，所述U型支架橫臂與所述激光器固定模塊連接；

擋板，所述擋板布置于所述U型支架側面，并且與所述U型支架豎臂連接；

L型支架，所述L型支架一端連接于所述U型支架豎臂外側；

T形塊，所述T形塊轉動連接于所述L型支架另一端，并且與所述相機組固定模塊固定連接。

優選的，通過調節所述T形塊與所述L型支架之間的固定螺絲，調節所述相機組的拍攝角度；通過調節工業相機與相機組固定模塊之間的固定螺絲，調節所述相機組與目標物體之間的距離。

優選的，所述硬件連接支撐結構還包括手柄，所述手柄設置于所述U型支架外側遠離所述相機組方向，并且與所述L型支架固定連接。

優選的，一種基于線結構光的便攜掃描測量方法，應用于所述的一種基于線結構光的便攜掃描測量裝置，包括：