[发明专利]一种多激光阵列三维扫描系统及方法

说明书

本发明公开了本发明提供了一种多激光阵列三维扫描系统，包括双目立体视觉系统、多个激光阵列发生器和控制器；单个激光阵列发生器投射的多条激光条能覆盖被测物表面；多个激光阵列发生器不同时投射激光条；双目立体视觉系统视场能够覆盖被测物表面，分别采集每个激光阵列发生器投射到被测物表面的激光条纹；分别从被采集的多幅图像中获得的点云数据，汇总成被测物点云，完成被测物表面的三维扫描，针对上述系统提供了一种分时控制方法，利用双目立体视觉系统逐一采集光条图像的方式，本发明获得高密度点云，具有硬件集成度高、自动化效率高、适用环境广等特点。

技术领域

本发明涉及三维测量领域，具体涉及一种多激光阵列三维扫描系统及方法。

背景技术

近年来，三维扫描技术飞速发展，以三维扫描技术为依托的三维扫描产品被广泛应用于多个领域，常规的三维扫描技术采用DLP数字投影技术结合双目系统的方式实现被测物的三维测量，这种方式受限于投影亮度，对高亮反光的金属和颜色过深的物体，三维扫描效果会大打折扣，造成扫描的点云过少或根本无法扫描出点云；而激光式三维扫描系统，因其激光的亮度远远高于DLP投影技术，能够很好的扫描出高亮反光的金属和颜色过深的物体，但是现有的激光式三维扫描系统仅采用一个激光器阵列或两个交叉的激光器阵列，单次只能采集固定位置的几条激光线，获取点云数量有限，难以满足高精度点云获取要求，若想获取更多点云，需要移动整个测量设备、来回扫描被测物，扫描的效率和实用性大大降低。

发明内容

为了解决已有激光式扫描方式效率低、实用性差的问题，本发明提供了一种多激光阵列三维扫描系统及方法，其采用多激光阵列分时投射激光条，并利用双目立体视觉系统逐一采集光条图像的方式，不需要移动测量系统，就能获得高密度点云，具有硬件集成度高、自动化效率高、适用环境广等特点。

为此，本发明的技术方案如下：

一种多激光阵列三维扫描系统，包括双目立体视觉系统、多个激光阵列发生器和控制器；

所述双目立体视觉系统和多个激光阵列发生器相对位置固定，分别与控制器连接；

所述多个激光阵列发生器分别向被测物表面投射相同间距、相同条数、相互平行的激光条，单个激光阵列发生器投射的多条激光条能覆盖被测物表面；所有投射在被测物表面的激光条相互平行；所述多个激光阵列发生器不同时投射激光条，其分别投射的所有激光条组合后在待测物表面形成满足点间距要求的点云；所述双目立体视觉系统中两部相机的公共视场能够覆盖被测物表面，用于分别采集每个激光阵列发生器投射到被测物表面的激光条纹；

所述控制器包括激光触发模块、相机触发模块和图像处理模块；

所述激光触发模块用于分别控制每个激光阵列发生器的开启、关闭；

相机触发模块用于触发双目立体视觉系统采集激光条纹图像；

所述双目立体视觉系统将采集的各张图像上传到图像处理模块；

所述图像处理模块分别从被采集的多幅图像中获得的点云数据，汇总成被测物点云，完成被测物表面的三维扫描。

进一步，所述多个激光阵列发生器的数量通过以下公式计算：

式中，点间距依据待测物尺寸、形状确定。

进一步，所述多个激光阵列发生器依次向待测物表面投射激光条；依次投射的两个激光阵列发生器所投射的激光条的间距等于点间距。

为了便于排布、使每个激光阵列发生器投射的所有激光条均能够向被测物表面投射激发光条，所述多个激光阵列呈一字型等间距排布，位于中间位置的激光阵列对着被测物表面，位于两侧位置的激光阵列按需设置倾斜角度。