基于光度立体视觉的桌面3D打印系统的制作方法

本实用新型涉及3D打印领域，尤其是一种基于光度立体视觉的桌面3D打印系统。

背景技术：

3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。但目前，3D打印技术的应用还未普及，并不能支持用户通过手机、平板等移动终端进行三维扫描，并将三维数据发送至打印机完成3D打印。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供基于光度立体视觉的桌面3D打印系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

基于光度立体视觉的桌面3D打印系统，主要包括桌面3D打印机和移动终端，所述移动终端包括用于生成光度立体图像的处理器及红外光图像采集器、通信模块、显示器、同步驱动器和多个红外光点光源。

所述同步驱动器，用于控制红外光图像采集器与多个所述红外光点光源配合工作，其光源控制端与多个所述红外光点光源连接，其摄像控制端与红外光图像采集器的控制端连接。

所述红外光图像采集器的图像输出端与处理器的图像输入端连接。

所述处理器的显示控制端与显示器连接，所述处理器的光度立体图像输出端通过通信模块与桌面3D打印机信号连接。

进一步的，所述红外光点光源可采用红外光LED灯。

进一步的，所述红外光图像采集器与多个所述红外光点光源设置在所述移动终端的同一可视面上。

进一步的，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长相同。

进一步的，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长也可互不相同，所述红外光图像采集器包括多个滤光器，以使红外光图像采集器中的图像传感器能单独对不同波长的红外光进行感光。

另外，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长互不相同，所述红外光图像采集器还可为包含多个红外光滤光镜头的阵列相机，每个镜头采集相应红外光点光源发出的红外光。

进一步的，所述通信模块可为无线通信模块，包括蓝牙模块、WiFi模块和移动通信模块中的一种，相应的，桌面3D打印机也包括蓝牙模块、WiFi模块和移动通信模块中的一种，所述处理器的光度立体图像输出端通过通信模块与桌面3D打印机无线信号连接。

进一步的，所述通信模块也可为有线通信模块，如USB模块，所述移动终端包括USB母口，所述桌面3D打印机包括USB公口，所述USB母口与所述USB公口匹配对接后，所述处理器的光度立体图像输出端与桌面3D打印机有线信号连接。

进一步的，所述桌面3D打印机可包括打印机本体和移动终端卡座，所述移动终端卡座固定设置在打印机本体的顶部或侧面，所述移动终端卡座上设置有所述USB公口，所述USB公口还与桌面3D打印机本体的打印数据端口电性连接。

进一步的，所述红外光图像采集器、同步驱动器和多个所述红外光点光源可被设置在一个壳体内，作为所述移动终端的外接组件，该外接组件通过USB接口与移动终端可插拔连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型可通过红外光点光源与红外光图像采集器的配合，对目标物体进行三维扫描，可以通过处理器生成光度立体图像，用户可通过无线或有线的方式将光度立体图像发送至桌面3D打印机，完成3D打印。本实用新型操作简单，支持用户随时随地通过移动终端，对待3D打印的目标物体进行三维扫描，实用性强。

2）基于光度立体视觉原理，本实用新型可实现在低照度的弱光环境下进行三维扫描，克服了三维图像质量受环境光线影响的缺陷。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的系统框图。

图2为本实用新型中移动终端的示意图之一。

图3为本实用新型中移动终端的示意图之二。

图4为本实用新型中移动终端的示意图之三。

图5为本实用新型中移动终端的示意图之四。

图6为本实用新型中移动终端与桌面3D打印机的示意图。

图中，1-移动终端，2-红外光图像采集器，3-红外光点光源，4-显示器，5-USB母口，6-USB公口，7-桌面3D打印机本体，8-移动终端卡座。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1，如图1所示，图1描述了一种基于光度立体视觉的桌面3D打印系统，主要包括桌面3D打印机和移动终端1，所述移动终端1包括用于生成光度立体图像的处理器及红外光图像采集器2、通信模块、显示器4、同步驱动器和多个红外光点光源3。

所述同步驱动器，用于控制红外光图像采集器与多个所述红外光点光源配合工作，其光源控制端与多个所述红外光点光源连接，其摄像控制端与红外光图像采集器的控制端连接。

所述红外光图像采集器的图像输出端与处理器的图像输入端连接。

所述处理器的显示控制端与显示器连接，所述处理器的光度立体图像输出端通过通信模块与桌面3D打印机信号连接。

所述移动终端可为手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等，用户可通过移动终端对目标对象进行三维扫描，并基于光度立体视觉原理通过处理器生成光度立体图像，通过通信模块将光度立体图像传送到桌面3D打印机上，进行3D打印。本实用新型中所述的桌面3D打印机为一种小体积的能放置在办公桌面上的3D打印机，区别于工业3D打印机。本实用新型能够实现用户对人脸、玩具、办公用品、生活用品等小体积目标进行三维摄像和3D打印。

实施例2，在实施例1的基础上，进一步的，所述红外光点光源可采用红外光LED灯。LED灯具有体积小、功耗小、亮度高等特点，适于对体积和功耗要求较高的移动终端。

实施例3，在实施例1或2的基础上，进一步的，所述红外光图像采集器与多个所述红外光点光源设置在所述移动终端的同一可视面上。当然，还可将红外光点光源设置在旋转装置或折叠装置上，当需要进行三维扫描时，对红外光点光源的位置进行调整变换。如图2所示，所述红外光点光源和红外光图像采集器可设置在移动终端的正面，如图3所示，也可共同设置在移动终端的背面。所述红外光点光源的数量一般至少为3个。

实施例4，在实施例1~3任一项的基础上，进一步的，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长相同。当采用波长相同的红外光点光源时，同步驱动器需控制多个红外光点光源的工作时序，如采用跑马灯的工作方式。

实施例5，在实施例1~3任一项的基础上，进一步的，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长也可互不相同，所述红外光图像采集器包括多个滤光器，以使红外光图像采集器中的图像传感器能单独对不同波长的红外光进行感光。当采用波长互不相同的红外光点光源时，红外光图像采集器能够同时采集不同波长的红外光，输出不同波长的红外光图像，相对于实施例4，实施例5仅需拍摄一次，就可以进行三维重建，生成光度立体图像。

实施例6，在实施例1~3任一项的基础上，进一步的，如图4所示，多个所述红外光点光源所发出的红外光的波长互不相同，所述红外光图像采集器还可为包含多个红外光滤光镜头的阵列相机，每个镜头采集相应红外光点光源发出的红外光。该实施例6与实施例5的原理相似，实施例6中采用阵列相机，具有体积小、功耗低、模块化等特点，并且阵列相机中，还可以包括可见光滤光镜头，使得阵列相机在采集红外光图像的同时，还能采集可见光图像。

实施例7，在实施例1~6任一项的基础上，进一步的，所述通信模块可为无线通信模块，包括蓝牙模块、WiFi模块和移动通信模块中的一种，相应的，桌面3D打印机也包括蓝牙模块、WiFi模块和移动通信模块中的一种，所述处理器的光度立体图像输出端通过通信模块与桌面3D打印机无线信号连接。

实施例8，在实施例1~6任一项的基础上，进一步的，所述通信模块也可为有线通信模块，如USB模块，所述移动终端包括USB母口，所述桌面3D打印机包括USB公口，所述USB母口与所述USB公口匹配对接后，所述处理器的光度立体图像输出端与桌面3D打印机有线信号连接。

当然，本实用新型还可同时具备无线通信功能和有线通信功能，便于用户根据实际需求选择不同的数据传输方式，采用有线通信方式，能快速传输高质量的光度立体图像。

实施例9，在实施例8的基础上，进一步的，如图6所示，所述桌面3D打印机可包括打印机本体7和移动终端卡座8，所述移动终端卡座固定设置在打印机本体的顶部或侧面，所述移动终端卡座上设置有所述USB公口，所述USB公口还与桌面3D打印机本体的打印数据端口电性连接。用户通过移动终端完成对目标物体的三维摄像后，将移动终端插接在移动终端卡座上，把光度立体图像高速传输到3D打印机上。

实施例10，在实施例1~9任一项的基础上，进一步的，如图5所示，所述红外光图像采集器、同步驱动器和多个所述红外光点光源可被设置在一个壳体内，作为所述移动终端的外接组件，该外接组件通过USB接口与移动终端可插拔连接。用户在进行三维摄像时，可将该外接组件的USB公口6插入移动终端的USB母口5，生产光度立体图像后，用户可通过无线通信的方式，将光度立体图像传输到桌面3D打印机上，也可通过有线通信的方式，先将外接组件从移动终端的USB母口上拔除，再将移动终端的USB母口与移动终端卡座的USB公口对接，进行光度立体图像的传输，最后通过桌面3D打印机进行3D打印。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。