[发明专利]非接触式三维激光脚型的测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及制鞋领域，尤其涉及一种非接触式三维激光脚型的测量系统及测量方法。

背景技术

在制鞋业中， 作为鞋之母体的鞋楦，其设计的依据，必须以脚型为基础。在医疗保健领域， 往往也需要获取人的脚型数据。目前脚型的测量大多是有经验的做鞋师傅采用皮尺和量高器手工测量而得， 客户体验性不好，数据准确性受人为因素影响比较大，同时不便于大面积测量， 测量的数据缺乏完整三维面形数据；

随着计算机视觉技术的发展， 采用自动化智能化机器测量会带来更大的便利。根据测量方式分为接触式测量和非接触式测量两种，接触式测量大多制作一些机械的脚型测量工具进行测量，目前国内的专利大多是接触式测量， 如专利CN203040899U介绍了《一种脚型测量工具》，专利CN101862055A《基于中国鞋号和鞋型的脚型测量器 》等， 这些方法需要人工参与读数， 同时获取不了三维脚型数据；

非接触式测量方法主要采用结构光扫描技术( Frank Chen， Gordon M Brown， Mumin Song， Overview of three-dimensional shape measurement using optical methods。 Opt Eng 2000。39(1)， 10~22) 和普通照相三维技术。普通照相技术采用相机从多个角度拍摄脚型图片， 然后通过软件合成三维数据， 精度不高，无法适应实际工业应用。结构光扫描技术基于三角测量法原理(苏显渝，李继陶《信息光学》科学出版社，1999)， 将结构光(激光或条纹)投射到物体表面，受物体表面面形调制，结构光发生变形， 通过解调这种变形信息即可获取物体的表面三维数据。该方法具有非接触，扫描速度快，获取信息丰富，扫描精度高等优点，成为现代三维扫描技术主要的发展方向。

国外一些厂家开发了基于结构光扫描技术的三维脚型扫描系统，如英国ShoeMaster，日本Infoot等开发的三维脚型扫描仪， 采用激光扫描的方式， 大多采用四个激光器，八个CCD传感器，光路直射的方式，体积大，硬件成本高。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种自动化程度高、智能机械化、重复性高、无人工测量误差、测量效率高、测量结果精确的非接触式三维激光脚型的测量系统及测量方法。

为实现上述目的，本发明提供一种非接触式三维激光脚型的测量系统，包括

载物玻璃平台，测量脚型时用于支撑被测脚的摆放；

机械支撑模块，用于支撑载物玻璃平台；

光学成像模块，投射激光至被测脚的表面，并获取多角度激光图像；

运动控制模块，驱动其上的运动轴按照指令运动，所述运动控制模块与光学成像模块驱动连接，且带动光学成像模块进行前后测量；

三维模型建立模块，所述三维模型建立模块分别与光学成像模块和运动控制模块电连接，且将光学成像模块获取的激光图像和运动控制模块的运动参数，还原成被测脚的三维面形点云数据；

自动测量参数模块，所述自动测量参数模块与三维模型建立模块电连接，自动识别被测脚的特征部位，提取特征部位的特征参数，实现对脚型的测量；根据三维面形点云数据和特征参数诊断脚型是否健康，若不健康并指导脚型进行康复；

3D鞋楦设计模块，所述3D鞋楦设计模块与自动测量参数模块电连接，并导入三维面形点云数据和特征参数，根据脚型的三维面形点云数据选择鞋楦，利用特征参数调整鞋楦的三维面形点云数据，将调整后的三维面形点云数据导入鞋楦CAD/CAM系统中，实现脚型的定制化制鞋。

其中，所述光学成像模块包括光学玻璃、多个激光器和多个CCD传感器；所述多个激光器按体积分布在设定的脚型扫描区域内，且围成360°分布，测量时每个激光器经光学玻璃后发射一条明亮的激光线束照射在脚型的表面上，且多个激光器的激光线束形成一个环形的激光照射光路；所述多个CCD传感器均匀分布在设定的脚型扫描区域内，且多个CCD传感器形成一个封闭的环形成像光路；所述激光器和CCD传感器两两组合形成一个孤立的三维成像单元。

其中，所述光学成像模块还包括折叠光路单元，所述折叠光路单元包括多个高镜面反射镜，高镜面反射镜将激光照射光路和成像光路由宽、高方向折叠到长度方向。

其中，所述光学成像模块还包括成像扩展光路单元，所述成像扩展光路单元也包括多个高镜面反射镜，每个CCD传感器的成像光路通过高镜面反射镜后照射在被测脚上。

其中，该系统还包括电气模块，所述电气模块与自动测量参数模块电连接，并辅助实现人机控制功能。