专利名称：用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于三维图像采集设备领域，特别涉及利用物理光路生成光学图案， 在对光学采集设备进行标定后，利用光学采集设备采集图像的一种用于三维模型图像采集 的光栅式三维扫描装置。
背景技术：
三维扫描技术在工业、医疗服务业及文化产业上均有较广泛的应用，在工业上利 用于逆向工程计算，以及对体积较大、刚性较弱、形状较复杂的工件进行结构及外形测量， 在整形医疗服务业可用于创面分析、阴阳模设计，另外在三维动画设计上也能用到三维扫 描技术。对于传统的三维扫描设备多为接触式扫描器、激光扫描仪，扫描速度慢，操作复 杂，对于被测件以及工作条件都有较严格的要求，在很多应用领域三维扫描技术的均不适 用。最近发展起来的光栅式三维扫描技术尚处起步阶段，多项技术均有待完善。
发明内容本实用新型的目的是诊断现有技术中传统的三维扫描设备多为接触式扫描器、激 光扫描仪，扫描速度慢，操作复杂，对于被测件以及工作条件都有较严格的要求，在很多领 域的应用受到限制的不足而提供一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特 征在于，所述光栅式三维扫描装置的光栅生成设备固定在机械支撑装置的横向支持板上， 图像采集器分列在光栅生成设备周围，分别固定在机械支撑装置的适当位置上；标定块放 置在机械支撑装置的工作台面上，计算机通讯板卡通过信号线分别与图像采集器及光栅生 成设备连接。所述图像采集器的数目为1-8个；并且图像采集器的倾向角度依照标定块或采集 物大小调整。所述标定块是一个尺寸经过严格控制的印有精确测量标准刻度或图案的标准量 块。所述计算机通讯板卡为1394接口卡或USB接口卡。所述机械支撑装置为三脚机架或三坐标机床。本实用新型与现有技术相比具有如下优点(1)本实用新型所设计的系统结构能保证得到绝大部分点对光线反射的法向方 向，获得除空间位置之外更多的信息，如局部曲率等信息；(2)克服传统设备先天不足的因素，将标志点位置精度的影响能力降到较低的程 度；(3)利用数据冗余剔除技术，拍摄次数的提高可以有效提升测量精度，可适用于对 精度要求极其严格的情况，从而使设备有更强的适用性。
图1为光栅式三维扫描装置的结构示意图。图2为印有精确测量标准刻度或图案的标准量块示意图。
具体实施方式本实用新型提供一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，下面结合附 图对本实用新型予以说明。图1所示为光栅式三维扫描装置的结构示意图。光栅生成设备 3固定在机械支撑装置6的横向支持板7上，该机械支撑装置6为三脚机架或三坐标机床。 第一图像采集器1，第二图像采集器2分列在光栅生成设备3两边，分别固定在机械支撑装 置6两边的立柱上；根据标定块4或检测物大小调整图像采集器的数目为1-8个；并且图像 采集器的倾向角度可以任意调整，以显示的图像最清晰为准。标定块4放置在机械支撑装 置6的工作台面上(如三2坐标机床的工作台面)，计算机 通讯板卡5通过信号线分别与第一图像采集器1，第二图像采集器2及光栅生成设备3连 接；计算机通讯板卡5为1394接口卡或USB接口卡。所述标定块是一个尺寸经过严格控制的印有精确测量标准刻度或图案的标准量 块(如图2所示)。本实用新型为提高数据采集速度，采用了如下措施1. 1数据采集速度提高策略 采用1394接口的数据采集接口 ； 采用CCD或CMOS电子高速相机； 使用不间断拍摄模式，在光栅图案切换后从缓存中选取数据。1. 2数据采集效率提高策略 采用三自由度设备拍摄方向调整器，保证各个拍摄视角的可达性； 相机与光栅发射器间相对位置可调，保证在多尺度条件下的可用性； 光栅发射器的亮度及相机的曝光时间可调，保证在不同光照条件下设备的适应 能力。
权利要求一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特征在于，所述光栅式三维扫描装置的光栅生成设备固定在机械支撑装置的横向支持板上，图像采集器分列在光栅生成设备周围，分别固定在机械支撑装置的适当位置上；标定块放置在机械支撑装置的工作台面上，计算机通讯板卡通过信号线分别与图像采集器及光栅生成设备连接。
2.根据权利要求1所述一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特征在 于，所述图像采集器的数目为1-8个；并且图像采集器的倾向角度依照标定块或采集物大 小调整。
3.根据权利要求1所述一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特征在 于，所述标定块是一个尺寸经过严格控制的印有精确测量标准刻度或图案的标准量块。
4.根据权利要求1所述一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特征在 于，所述计算机通讯板卡为1394接口卡或USB接口卡。
5.根据权利要求1所述一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置，其特征在 于，所述机械支撑装置为三脚机架或三坐标机床。
专利摘要本实用新型公开了属于三维图像采集设备领域的一种用于三维模型图像采集的光栅式三维扫描装置。该光栅生成设备固定在机械支撑装置的横向支持板上，图像采集器分列在光栅生成设备周围，分别固定在机械支撑装置的适当位置上；标定块放置在机械支撑装置的工作台面上，计算机通讯板卡通过信号线分别与图像采集器及光栅生成设备连接。克服了传统的三维扫描设备扫描速度慢，操作复杂，对于被测件以及工作条件都有较严格的要求，在很多领域的应用受到限制的缺陷，本实用新型所设计的系统结构能保证得到绝大部分点对光线反射的法向方向，获得除空间位置之外更多的信息。
文档编号G01B11/24GK201732211SQ20102018644
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月4日 优先权日2010年5月4日
发明者刘俊, 张强 申请人:北京技睿新天科技有限公司