[发明专利]一种单线激光的三维轮廓扫描装置及方法

说明书

一种单线激光的三维轮廓扫描装置及方法，该装置包括：线激光器，相对于被测物体的平移表面发射测量用的线激光；扫描角度调节装置，调节所述线激光器相对于被测物体的平移表面的角度，以用两种以上不同的扫描角度发射测量用的线激光；运动平移装置，与所述线激光器相配合，带着被测物体进行平移运动，来完成线激光扫描过程；图像采集装置，对被测物体的线激光扫描图像进行图像采集；控制与数据处理装置，控制所述运动平移装置进行运动，并控制所述图像采集装置采集被测物体的线激光扫描图像，接收所述线激光扫描图像并对其进行处理，得到实际物体的三维轮廓信息。该三维轮廓扫描装置尤其能够针对复杂、光滑金属表面进行高精度的三维轮廓扫描。

技术领域

本发明涉及三维测量领域，特别是涉及一种单线激光的三维轮廓扫描装置及方法。

背景技术

非接触式三维测量技术就是测量装畳不需要与被测物体表面接触，就能完成对被测物体表面的三维形貌测量。与接触式三维测量方法相比，它有如下优点：对被测物体表面基本没有损伤、测量速度快效率高、工作距离灵活可变，受环境的影响较小。非接触式测量技术由于其无损的测量方式越来越广泛应用于三维测量领域，其中线激光扫描技术由于其结构简单、原理简单、扫描速度快、扫描精度较高等特点在三维测量领域的使用也越来越广泛。

线激光扫描技术是指利用线激光器投射一维线激光到物体表面，图像采集装置采集到物体表面变形的线激光，然后根据三角测量原理得到物体表面相应位置的三维信息。线激光扫描方法的优点是：装置原理简单，精度较高，对环境要求较低。其缺点是：扫描时间较长，对于数据处理的要求较高。

具有复杂结构的光滑金属表面在进行线激光扫描过程中，会由于镜面反射到金属表面的其他部分再次反射到相机的成像平面上，这样产生的二次反射问题对三维轮廓测量的精度产生很大的影响，从而降低了测量的精度。现有的线激光扫描产品依靠手工去除这些影响，并不能很好地解决这方面的问题。

总之，现有的技术存在的问题是：在复杂、光滑的金属表面进行三维轮廓扫描的时候，会由于二次反射现象的存在而影响三维轮廓扫描时的精度，不能很好地进行三维测量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种单线激光的三维轮廓扫描装置及方法，用来解决在对物体表面进行三维轮廓扫描时二次反射现象带来的干扰，从而获取更高精度的三维扫描结果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单线激光的三维轮廓扫描装置，包括：

线激光器，相对于被测物体的平移表面发射测量用的线激光；

扫描角度调节装置，耦合到所述线激光器，用于调节所述线激光器相对于被测物体的平移表面的角度，以用两种以上不同的扫描角度向被测物体发射测量用的线激光；

运动平移装置，与所述线激光器相配合，带着被测物体进行平移运动，来完成线激光扫描过程；

图像采集装置，对被测物体的线激光扫描图像进行图像采集；

控制与数据处理装置，控制所述运动平移装置进行运动，并控制所述图像采集装置采集被测物体的线激光扫描图像，接收所述线激光扫描图像并对其进行处理，得到实际物体的三维轮廓信息。

进一步地：

所述扫描角度调节装置为精密转台，其固定所述线激光器，并通过转动来改变所述线激光器发射线激光的角度。

所述线激光器为一字型线激光器。

所述图像采集装置为CCD相机或CMOS相机。

一种三维轮廓扫描方法，使用所述的单线激光的三维轮廓扫描装置对被测物体的三维轮廓进行扫描。

进一步地：