[发明专利]一种超声3D建模设备及超声3D建模方法

说明书

本发明涉及超声3D建模设备及超声3D建模方法，该建模设备包括载物平台、扫描臂、超声扫描镜、3D建模主机，超声扫描镜包括扫描架和超声扫描部，该超声扫描部包括超声探头、超声波发射模块、超声回波接收模块，超声探头形成的扫描区域能够将放置在载物平台上的待扫描产品在高度方向全面覆盖；超声回波接收模块根据回波的时间和声波的传递速度可获取待扫描产品表面和/或内部各点距离超声探头的相对距离，并在三维直角坐标系中形成像素点；3D建模主机在信息显示器中还原并显示3D模型。本发明利用超声3D扫描成像的原理，对待扫描产品进行内外深度的3D扫描建模，结构简单，实施方便，且成本低。

技术领域

本发明具体涉及一种超声3D建模设备，同时还涉及一种超声3D建模方法。

背景技术

3D扫描是一门集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，加上其非接触测量的特点，使之能对物体空间外形和结构及色彩等进行立体扫描。这同时也使得作为其立体测量设备的3D扫描仪亦成为研究界的“宠儿”。3D建模正越来越多的使用于工业制造、医疗、考古等众多领域。

目前，3D扫描通过对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了方便快捷的手段。3D扫描的原理可以类比照相机拍照的原理，两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪抓取的是位置信息。照相机的图片由很多像素点构成，扫描仪的点云由很多坐标点组成。

也就是说，3D扫描仪主要是靠计算扫描仪和物体表面点阵的距离得来的。一般来说，3D扫描仪可以分为两类：接触式和非接触式。接触式扫描仪，顾名思义，需要与被扫描物体直接接触。相反，非接触式扫描仪则不需要直接接触，它依靠激光或辐射来搜集被扫描物体的信息，从而记录下这些位置信息。

这样一来，无论是专业的3D扫描仪或者基于手机的便携式3D建模，其基本原理都是基于光学扫描的。因此，其只能看到扫描待扫描产品的表面结构，而无法探测到其内部结构。

因此，市场上亟需一种超声3D建模设备，其不仅能提供待扫描产品的表面结构坐标信息，还能提供待扫描产品内部精细结构信息。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种全新的超声3D建模设备。

同时本发明还涉及一种超声3D建模方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种超声3D建模设备，其包括：

载物平台，其用于待扫描产品的放置；

扫描臂，其能够以载物平台的竖直中心线为转动中心并相对载物平台环形运动设置，或者以所述载物平台为基准进行平面线性扫描式相对所述载物平台运动设置；

超声扫描镜，其包括沿着载物平台高度方向延伸且设置在扫描臂上的扫描架、设置在扫描架上的超声扫描部，其中超声扫描部包括超声探头、超声波发射模块、超声回波接收模块，超声探头形成的扫描区域能够将放置在载物平台上的待扫描产品在高度方向全面覆盖；超声回波接收模块根据回波的时间和声波的传递速度可获取待扫描产品表面和/或内部各点距离超声探头的相对距离，并在三维直角坐标系中形成像素点；超声回波接收模块在获取像素点的同时，还记录回波强度值；

3D建模主机，其包括与超声扫描部相连通的信息采集器、信息处理器和信息显示器，其中信息采集器用于收集所述像素点，并在超声扫描镜与扫描臂同步环形运动完成待扫描产品全面扫描过程中形成像素点集，信息处理器将信息采集器所采集的像素点集进行分析处理，并在信息显示器中还原并显示3D模型；信息处理器还将收到的回波强度的强弱，在信息显示器中渲染3D模型。

优选地，扫描臂一端部连接在载物平台上，另一端部向载物平台外延伸设置，超声扫描镜固定或绕竖直方向轴线自转的设置在扫描臂的另一端部。