一種三維激光掃描儀制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及一種利用激光測量物體獲取三維信息的三維激光掃描儀，由座架、可調(diào)立柱、步進電機、懸臂、激光發(fā)生器、攝像機等組成，可調(diào)立柱的上方為懸臂，懸臂通過轉(zhuǎn)軸與可調(diào)立柱連接，其高度可手動調(diào)節(jié)；懸臂通過步進電機的驅(qū)動，可繞座架的軸心旋轉(zhuǎn)；在懸臂的頂端，激光發(fā)生器的兩側(cè)分別設(shè)置一攝像機。本實用新型專利技術(shù)測量精度高，性能穩(wěn)定，可靠性好，采用兩個攝像機消除了測量盲區(qū)，操作方便，制造成本低，有很高的實用價值。（*該技術(shù)在2010年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種檢測裝置，特別是一種利用激光測量物體獲取三維信息的三維激光掃描儀。利用信息傳感器獲取被測物體的立體信息是圖像分析和三維計算機視覺的重要研究方向，在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事工程、數(shù)字電影制作等領(lǐng)域中有重要和廣泛的實用意義，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的基于主動三角原理的距離圖像獲取系統(tǒng)只需要一個激光發(fā)生器和一個CCD攝像機，在使用中會出現(xiàn)盲區(qū)問題。國內(nèi)也見到過關(guān)于三維圖像掃描裝置的報道，一般均是將被測物體放置在一可旋轉(zhuǎn)的平臺上，或是將激光探測裝置安裝于一沿導(dǎo)軌移動的小車上，在實際應(yīng)用中受到一定限制。本技術(shù)的目的是提供一種利用激光主動三角原理獲取被測物三維數(shù)據(jù)的三維激光掃描儀，解決了傳統(tǒng)主動三角方法所固有的盲區(qū)問題，性能穩(wěn)定，精度高，操作方便。本技術(shù)的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的三維激光掃描儀由座架、可調(diào)立柱、步進電機、懸臂、激光發(fā)生器、攝像機等組成，可調(diào)立柱裝設(shè)在座架上，可調(diào)立柱的上方為懸臂，懸臂上固定一轉(zhuǎn)軸，懸臂通過該轉(zhuǎn)軸與可調(diào)立柱連接，一可驅(qū)動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的步進電機裝設(shè)在懸臂上；懸臂的頂端裝有一橫桿，橫桿的兩端分別固定裝設(shè)一攝像機，橫桿的中部固定裝設(shè)一激光發(fā)生器；座架上裝設(shè)一手柄，手柄的前端連接一調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置又與可調(diào)立柱連接。在本技術(shù)三維激光掃描儀的技術(shù)方案中，包括一支撐懸臂的可調(diào)立柱，其高度可手動調(diào)節(jié)；懸臂通過步進電機的驅(qū)動，可繞座架的軸心旋轉(zhuǎn)；在懸臂的頂端，激光發(fā)生器的兩側(cè)分別設(shè)置一攝像機；使用時，當(dāng)由于物體的遮擋，某一攝像機不能檢測到完整的激光條時，可利用另一攝像機的激光條加以補償；被測物在測量場景中可固定不動，通過懸臂的旋轉(zhuǎn)，帶動整個光學(xué)裝置獲取被測物的三維數(shù)據(jù)。將本三維激光掃描儀與兩塊電路卡及計算機組成三維圖像采集與重建系統(tǒng)，一塊電路卡是電機驅(qū)動卡，它能控制步進電機的旋轉(zhuǎn)，提供自動找零位、自動歸零位、控制攝像機、激光發(fā)生器等功能，并提供掃描命令；另一塊電路卡為圖像采集卡。計算機通過插槽中的兩塊電路卡來控制獲取三維數(shù)據(jù)的整個過程。將本三維激光掃描儀所采集的信息輸入到計算機中，經(jīng)處理后即可獲得高質(zhì)量的三維圖像。本系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)方面，為計算機輔助手術(shù)提供了一個高精度、可視化、可操作的三維平臺，在其他領(lǐng)域，如數(shù)字博物館、三維場景建模與顯示、工業(yè)自動化等高科技領(lǐng)域中都有很強的應(yīng)用開發(fā)潛力。本技術(shù)測量精度高，性能穩(wěn)定，可靠性好，采用兩個攝像機消除了測量盲區(qū)，操作方便，制造成本低，有很高的實用價值。以下結(jié)合附圖和實施例對本技術(shù)加以說明。附圖說明圖1是本技術(shù)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)實施例中調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本技術(shù)實施例中定位架的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，三維激光掃描儀的座架5底部裝有萬向輪，可調(diào)立柱4裝設(shè)在座架上，可調(diào)立柱的上方支撐一懸臂10，懸臂通過轉(zhuǎn)軸9與可調(diào)立柱4連接，一步進電機8裝設(shè)在懸臂上，步進電機根據(jù)計算機的指令運轉(zhuǎn)，并帶動懸臂10旋轉(zhuǎn)；懸臂的頂端裝有一橫桿15，橫桿的兩端分別固定裝設(shè)一攝像機16，橫桿的中部固定裝設(shè)一激光發(fā)生器14；懸臂上裝有照明燈11；座架上裝設(shè)一手柄7，手柄與一調(diào)節(jié)裝置連接，該調(diào)節(jié)裝置的底端與可調(diào)立柱4連接。如圖2所示，本實施例的調(diào)節(jié)裝置是在手柄7的前端連接一螺栓17，該螺栓是由兩根反向絲扣的螺栓焊接而成，螺栓的兩端各套裝一調(diào)節(jié)螺母18，一相互連接的X形伸縮桿19的上兩端分別固定于兩調(diào)節(jié)螺母，伸縮桿19的下端呈V型，V型底端20固定于可調(diào)立柱4上。搖動手柄7時，兩調(diào)節(jié)螺母18隨螺栓17的旋轉(zhuǎn)而相向或反向移動，伸縮桿19的上兩端的距離也隨之改變，由于多個相互連接的X形伸縮桿的各交叉點均為活動連接，整個伸縮桿的長短即隨之變化，又由于伸縮桿的下端20與可調(diào)立柱4固定連接，因此，可調(diào)立柱的高度即可通過手柄控制。本實施例的可調(diào)立柱4為中空，其外壁設(shè)一接點3，該接點固定連接一繩索2，該繩索通過座架頂端的滑輪1穿入可調(diào)立柱，繩索的另一端連接一懸重錘6(見圖1)。懸重錘在本裝置中起穩(wěn)定作用。在可調(diào)立柱的上端裝設(shè)一定標架13。當(dāng)系統(tǒng)初次運行時，或攝像機或激光器的位置發(fā)生變動后，需要對整個系統(tǒng)進行定標，以確定激光坐標與建立的圖像坐標系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。定標后即可取下定標架。在可調(diào)立柱上還可裝設(shè)一可固定被測物位置的定位架12，其結(jié)構(gòu)可如圖3所示。如對人的頭部進行激光檢測時，人坐在場景中不動，定位架將頭顱固定，通過懸臂的旋轉(zhuǎn)，帶動整個光學(xué)裝置來獲取所需要的三維數(shù)據(jù)。本裝置的兩個攝像機16為光電耦合(charge coupleddevice CCD)攝像機。本技術(shù)三維激光掃描儀在使用過程中，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整攝像機的位置、焦距和光圈，調(diào)整激光發(fā)生器的投射方向，調(diào)整可調(diào)立柱的高度。權(quán)利要求1.一種三維激光掃描儀，由座架(5)、可調(diào)立柱(4)、步進電機(8)、懸臂(10)、激光發(fā)生器(14)、攝像機(16)等組成，其特征在于可調(diào)立柱(4)裝設(shè)在座架(5)上，可調(diào)立柱的上方為懸臂(10)，懸臂上固定一轉(zhuǎn)軸(9)，懸臂通過該轉(zhuǎn)軸與可調(diào)立柱連接，一可驅(qū)動轉(zhuǎn)軸(9)旋轉(zhuǎn)的步進電機(8)裝設(shè)在懸臂(10)上；懸臂的頂端裝有一橫桿(15)，橫桿的兩端分別固定裝設(shè)一攝像機(16)，橫桿的中部固定裝設(shè)一激光發(fā)生器(14)；懸臂上裝有照明燈(11)；座架(5)上裝設(shè)一手柄(7)，手柄的前端連接一調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置又與可調(diào)立柱(4)連接。2.如權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于所述的調(diào)節(jié)裝置是在手柄(7)的前端連接一螺栓(17)，該螺栓是由兩根反向絲扣的螺栓焊接而成，螺栓的兩端各套裝一調(diào)節(jié)螺母(18)，一相互連接的X形伸縮桿(19)的上兩端分別固定于兩調(diào)節(jié)螺母(18)，伸縮桿的下端呈V型，V型底端(20)固定于可調(diào)立柱(4)上。3.如權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于可調(diào)立柱(4)為中空，其外壁設(shè)一接點(3)，該接點固定連接一繩索(2)，該繩索通過座架頂端的滑輪(1)穿入可調(diào)立柱(4)，繩索的另一端連接一懸重錘(6)。4.如權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于在可調(diào)立柱的上端裝設(shè)一定標架(13)。5.如權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于在可調(diào)立柱上裝設(shè)一可固定被測物位置的定位架(12)。專利摘要本技術(shù)涉及一種利用激光測量物體獲取三維信息的三維激光掃描儀,由座架、可調(diào)立柱、步進電機、懸臂、激光發(fā)生器、攝像機等組成,可調(diào)立柱的上方為懸臂,懸臂通過轉(zhuǎn)軸與可調(diào)立柱連接,其高度可手動調(diào)節(jié);懸臂通過步進電機的驅(qū)動,可繞座架的軸心旋轉(zhuǎn);在懸臂的頂端,激光發(fā)生器的兩側(cè)分別設(shè)置一攝像機。本技術(shù)測量精度高,性能穩(wěn)定,可靠性好,采用兩個攝像機消除了測量盲區(qū),操作方便,制造成本低,有很高的實用價值。文檔編號G02B27/22GK2462415SQ0020534公開日2001年11月28日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月14日專利技術(shù)者呂培軍, 王勇 申請人:北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種三維激光掃描儀，由座架（５）、可調(diào)立柱（４）、步進電機（８）、懸臂（１０）、激光發(fā)生器（１４）、攝像機（１６）等組成，其特征在于：可調(diào)立柱（４）裝設(shè)在座架（５）上，可調(diào)立柱的上方為懸臂（１０），懸臂上固定一轉(zhuǎn)軸（９），懸臂通過該轉(zhuǎn)軸與可調(diào)立柱連接，一可驅(qū)動轉(zhuǎn)軸（９）旋轉(zhuǎn)的步進電機（８）裝設(shè)在懸臂（１０）上；懸臂的頂端裝有一橫桿（１５），橫桿的兩端分別固定裝設(shè)一攝像機（１６），橫桿的中部固定裝設(shè)一激光發(fā)生器（１４）；懸臂上裝有照明燈（１１）；座架（５）上裝設(shè)一手柄（７），手柄的前端連接一調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置又與可調(diào)立柱（４）連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂培軍，王勇，
申請(專利權(quán))人：北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]