[发明专利]一种线激光视觉三维扫描装置及方法

权利要求书

1.一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于，包括扫描系统和数据处理系统：

所述扫描系统包括支架(1)、线激光发生装置(2)和成像装置(3)三个部分。所述支架(1)中部固定连接线激光发生装置(2)，两侧和中间分别固定连接一个成像装置(3)。支架(1)两侧的成像装置(3)用于采集线激光在被测物体表面的成像，支架(1)中间的成像装置(3)用于采集被测物的RGB图像。

所述数据处理系统包括相机标定单元、图像处理单元和三维重建单元。所述相机标定单元用于对各个成像装置(3)中相机内参以及线激光平面的标定；所述图像处理单元用于提取支架(1)两侧的成像装置(3)拍摄的线激光图像，并进行图像拼接，对于采集的被测物的RGB图像，利用图像处理单元进行对被测物进行表面缺陷检测和目标识别，用于被测物的三维重建；所述三维重建单元根据世界坐标系与两个成像装置(3)中的相机坐标系的关系以及线激光平面在世界坐标系下的方程，得到线激光平面上的点在世界坐标系下的坐标。

2.根据权利要求1所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述成像装置(3)分为第一成像装置(31)、第二成像装置(32)和第三成像装置(33)，第一成像装置(31)和第二成像装置(32)以线激光发生装置(2)为轴线分布在支架的两侧，第三成像装置(33)安装在支架(1)的中间位置。

3.根据权利要求2所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述的第一成像装置(31)与第二成像装置(32)关于支架(1)中间对称布置，且结构相同，均包含可旋转底板、相机、滤光片和旋转装置。所述可旋转底板固定在支架(1)上，并利用旋转装置带动其旋转；相机固定连接在可旋转底板上；在相机的下方安装滤光片。

4.根据权利要求3所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述旋转装置包含电机座、曲柄、连杆、固定板和电机，所述的连杆的一端利用轴承连接在垂直于可旋转底板的光轴上，另一端与曲柄的一端连接，所述曲柄的另一端与电机连接，使电机带动曲柄连杆旋转，实现调节相机的角度；所述电机固定在电机座上，所述电机座与固定板固定连接，所述固定板固定在支架(1)上。

5.根据权利要求2所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述的第三成像装置(33)，包含第三相机(331)和LED光源(332)。所述第三相机(331)位于线激光发生装置(2)的前方，并利用螺钉固定在支架(1)上，LED光源(332)位于第三相机(331)下方并与支架(1)固定连接。

6.根据权利要求3所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述滤光片可以过滤掉除线激光颜色外的其它颜色光，使相机只采集激光线数据。

7.根据权利要求1所述的一种线激光视觉三维扫描装置，其特征在于：所述的线激光发生装置(2)，包含线激光器(21)、上同步带(22)、下同步带(23)、第一同步带轮(24)、第二同步带轮(25)、第三同步带轮(26)、第四同步带轮(27)、左固定架(28)、右固定架(29)、旋转轴(210)、伺服电机(211)和编码器(212)。所述伺服电机(211)利用右固定架(29)固定在支架(1)上；所述伺服电机(211)的末端通过第一同步带轮(24)连接上同步带(22)一端，所述上同步带(22)的另一端通过第二同步带轮(25)第一同步带轮(24)与旋转轴(210)连接；所述旋转轴(210)下端与线激光器(21)固定连接，利用伺服电机(211)带动线激光器(21)旋转；所述编码器(212)利用第三同步带轮(26)与下同步带(23)一端连接；所述下同步带(23)的另一端通过第四同步带轮(27)与旋转轴(210)连接，利用编码器(212)实时记录旋转轴(210)的旋转角度。