[发明专利]一种多目光栅三维扫描仪

说明书

技术领域

本发明涉及逆向工程技术领域，尤其涉及一种多目光栅三维扫描仪。

背景技术

近年来，随着制造技术的飞速发展，一种新的制造概念改变了以前传统制造业的工艺过程。这种新的制造思路是：首先对现有的产品模型进行实测，获得物体的三维轮廓数据信息，再进行数据重构，建立其CAD数据模型。设计人员可在CAD模型上再进行改进和创新设计，最后获得的数据可直接输入到快速成型系统或者形成加工代码输入到数控加工中心，生成新的产品或其模具，最后通过实验验证，产品定型后再投入批量生产。这一过程就被称为反求工程(逆向工程)，它使产品的设计开发的周期大为缩短。

反求工程(逆向工程)系统可分为三部分：即数据的获取与处理系统；数据文件自动生成系统；自动加工成型系统。其中物体三维轮廓数据的准确获取是整个反求工程(逆向工程)的关键所在，主要通过三维扫描仪来实现。

如今，三维扫描仪基本上分为接触式和非接触式两大类。前者，价格较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体接触会有盲点并且使软性物体容易变形，影响扫描精度，但可以具有很高测量精度，适合做相对尺寸的测量与质量管理；后者目前主要实现为激光扫描仪，激光扫描速度快，但精确度有待提高。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种多目光栅三维扫描仪，扫描速度快，精确度高。

本发明提出的一种多目光栅三维扫描仪，采用非接触光栅式照相扫描技术，其包括：PC机、光栅发射器和N个相机，N≥2；

光栅发射器和N个相机均连接至PC机；

PC机作为三维扫描程序的运行平台，用于三维扫描仪系统的操作，数据采集以及数据运算和显示导出；三维扫描程序采用混合相位技术，并采用基于ICP的全局误差校正技术；

光栅发射器采用白光光源并用于响应PC机指令投射结构光栅；

相机用于响应PC机指令拍摄图像；

工作时，PC机控制光栅发射器向被扫描件发射结构光，并控制N个相机对被扫描件进行多角度拍摄；PC机接收相机拍摄到的图像信息并转换为数据信息进行数据运算并进行数据重构，建立被扫描件数据模型。

优选地，还包括标志点，并采用标志点全自动拼接技术。

优选地，采用标准的AC点云格式。

优选地，采用基于物体特征的无标志点全自动拼接技术。

优选地，N＝4，可进行两个扫描范围自由切换并自动拼接。

优选地，N≥3，且N个相机分布在两条以上的直线上。

优选地，可进行多个扫描范围自由切换并自动拼接。

优选地，相机为工业相机。

优选地，相机为大恒MER-130-30UM工业相机或IC高速工业相机。

本发明采用非接触光栅式照相扫描技术，避免了因扫描部件磨损而影响精度，或者因接触而导致被扫描件变形，具有很高的稳定性，尤其适用于橡胶类、皮革类等表面易变形物体扫描。

本发明中三维扫描程序采用混合相位技术，一次扫描一个面，可以扫描自由形状物体，能扫描有空洞、沟槽，断裂的表面；并采用基于ICP的全局误差校正技术，将扫描所得点云数据的公共部分中所有点进行最佳匹配运算，拼合精度高、运算速度快，解决了拼接过程中可能会出现的分层问题和全局误差校正问题。

本发明中，光栅发射器采用白光光源，其发射的结构光栅为白光，对人体无伤害，对环境要求不敏感，不需要在暗室中操作，适用范围广泛。

总之，本发明具有精度高，速度快，对工件无磨损，无接触变形，易装夹，易操作等优点，可广泛应用于汽车、电子通讯、玩具、制造行业。

附图说明

图1为本发明提出的一种多目光栅三维扫描仪示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种多目光栅三维扫描仪，采用非接触光栅式照相扫描技术，避免了因扫描部件磨损而影响精度，或者因接触而导致被扫描件A变形，具有很高的稳定性，尤其适用于橡胶类、皮革类等表面易变形物体扫描。

本发明提出的一种多目光栅三维扫描仪包括：PC机1、光栅发射器2、N个相机3以及若干标志点，N≥2。

光栅发射器2和N个相机3均连接至PC机1。