一种人体头像三维扫描仪的制作方法

本实用新型具体涉及一种人体头像三维扫描仪。

背景技术：

三维扫描仪可以快速获得被扫描物体表面的三维点云数据，获得的数据经过处理可以通过逆向建模进行加工制造，也可以经过三角化处理后直接进行3D打印，还可以用来进行误差分析与检测。随着3D打印技术的快速发展，人们对人体头像的3D打印需求越来越大。目前，人体头像三维扫描仪不能完全适应市场的需求，这主要表现在如下方面：

一、能够获得高分辨率的手持三维扫描仪价格昂贵，而且获得头像三维数据时间较长，人长时间保持一种姿势十分困难。

二、kinect、Sense等廉价便携扫描仪精度差、分辨率低，不能满足高精度、高分辨率人体头像测量的需求。

三、面结构光三维扫描技术测量精度和分辨率上能够实现物体快速高分辨率测量，但是常常需要在物件上贴标志点，再通过标志点拼接来完成，对人体头像来说是不可能通过粘贴标志点的方式来实现完整数据测量的。

四、基于特征拼合可以实现无标志点拼接，但是算法实现难度大，会出现拼接不稳定现象，拼接精度不好保证。

技术实现要素：

为了解决现有的三维扫描仪在对人体头像进行扫描的过程中，由于人头的特殊形状以及个体的区别性导致其扫描效果欠佳，灵活性差且精度低，同时无法实现无标志点拼接，存在拼接不稳定现象，导致拼接精度无法保证的问题，进而提供一种人体头像三维扫描仪。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种人体头像三维扫描仪，包括单目蓝光面扫描测量头、可伸缩支架、旋转传动装置、连接支架和底板，

所述单目蓝光面扫描测量头包括蓝光投影装置、工业相机、镜头和固定支撑杆，所述固定支撑杆的一端设置有蓝光投影装置，所述固定支撑杆的另一端设置有工业相机，工业相机上设置有镜头，固定支撑杆与可伸缩支架的上端相铰接，可伸缩支架的下端铰接在旋转传动装置上，所述旋转传动装置通过连接支架设置在底板上。

本实用新型具有以下有益效果：

1、结构简单且灵活性强：仅由单目蓝光面扫描测量头、支架和旋转传动装置构成，通过手动旋转，在满足360度拍摄的同时大大降低了系统结构的复杂度和成本；

2、通过设定角度定位，固定每次扫描时的旋转角度，可在20s内完成头像整体数据的采集工作，保证数据完整的同时，提高了测量效率，降低了操作难度。

3、由于固定支撑杆与可伸缩支架的上端相铰接，可伸缩支架的下端铰接在旋转传动装置上，使每次旋转反馈的角度作为数据拼合的初始值，大大降低了算法的复杂度，提高了数据拼接的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为旋转传动装置3的立体结构示意图；

图3为外圆环3-3的俯视结构示意图；

图4为内圆环3-2的俯视结构示意图；

图5为上盖3-1的立体结构示意图；

图6为单目蓝光面扫描测量头1的主视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明

具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式包括单目蓝光面扫描测量头1、可伸缩支架2、旋转传动装置3、连接支架4和底板5，

所述单目蓝光面扫描测量头1包括蓝光投影装置11、工业相机12、镜头13和固定支撑杆14，所述固定支撑杆14的一端设置有蓝光投影装置11，所述固定支撑杆14的另一端设置有工业相机12，工业相机12上设置有镜头13，固定支撑杆14与可伸缩支架2的上端相铰接，可伸缩支架2的下端铰接在旋转传动装置3上，所述旋转传动装置3通过连接支架4设置在底板5上。

本产品用于扫描真实的人头，也可以扫描雕像中的人头。

本实施方式中单目蓝光面扫描测量头1通过USB和HDMI数据线与电脑相连接。用来传输投射的图像数据和采集到的图像数据，通过工业相机12标定参数和光栅相位解算技术计算被测量物体的三维点。

本实施方式中可伸缩调整支架2能够实现自身的长度，进而调整单目蓝光面扫描测量头1与被测量人体头像之间的距离，保证在测量在最佳景深范围内。

具体实施方式二：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式中所述单目蓝光面扫描测量头1通过上连接头23与可伸缩支架2的上端相铰接，所述单目蓝光面扫描测量头1通过下连接头24与旋转传动装置3相铰接。

本实施方式中可伸缩支架2通过上连接头23与单目蓝光面扫描测量头1连接，通过上连接头23的锁紧可以调整单目蓝光面扫描测量头1与被测量物体的角度，通过调整可以保证最佳的测量角度。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式中可伸缩支架2包括上杆2-1和下杆2-2，所述上杆2-1的下端套装在下杆2-2内，所述上杆2-1的上端与上连接头23相铰接，所述下杆2-2的下端与下连接头24相铰接。

具体实施方式四：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式中旋转传动装置3包括上盖3-1、内圆环3-2、外圆环3-3、下盖3-4和轴承轨道转盘器，上盖3-1、内圆环3-2、外圆环3-3、下盖3-4和轴承轨道转盘器之间同轴设置，所述内圆环3-2的顶部与上盖3-1可拆卸连接，所述内圆环3-2上分别加工有棘爪和多个定位孔，所述外圆环3-3上加工有与棘爪相配合的棘轮槽，所述外圆环3-3上还加工有与定位孔一一对应设置的定位销，每个定位销与其对应的定位孔之间设置有弹簧，外圆环3-3的底部与下盖3-4可拆卸连接，内圆环3-2的底部与轴承轨道转盘器的顶部可拆卸连接，轴承轨道转盘器的底部与下盖3-4固定连接。

本实施方式中轴承轨道转盘器为已有产品。

本实施方式中内圆环3-2和外圆环3-3的结构设置能够保证两圆环只发生一个方向的相对运动。定位销在旋转过程中弹入内环球面坑，也就是定位孔中，该结构起到定位角度的作用，可以保证每次旋转角度保持在设定的角度内。通过该装置实现手动定位的头部多次扫描，旋转角度作为数据拼接的初始位姿角度，为基于特征的数据拼合提供初始值，降低算法难度与拼接稳定性，提高了工作效率，提高测量的准确度和完整性。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，本实施方式中所述下连接头24与内圆环3-2固定连接。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，本实施方式中连接支架4为铝型材支架。

工作过程：

人站在底板5上，肩部露出在旋转传动装置3的外端面上方。测量者通过手动旋转3及其与之连接的单目蓝光面扫描测量头1和可伸缩支架2，实现一个角度的测量。在本实施例中设定每次旋转60度，完整数据通过6次旋转测量实现。

旋转传动装置3包括上盖3-1、内圆环3-2、外圆环3-3、下盖3-4和轴承轨道转盘器。上盖3-1上有定位螺丝孔，其与上连接头23固定连接，下盖3-2通过四个定位孔与连接支架4固定连接。所述外圆环3-3上加工有与棘爪相配合的棘轮槽，所述外圆环3-3上还加工有与定位孔一一对应设置的定位销，外圆环3-3的底部通过螺丝与下盖3-4固定连接。内圆环3-2上分别加工有棘爪和多个定位孔，内圆环3-2上的圆周面加工设有6个定位圆孔，每两个相邻的定位圆孔之间间隔60度，内圆环3-2通过螺丝与轴承轨道转盘器固定连接。轴承轨道转盘器与下盖3-4固定连接。上盖3-1、下盖3-4与轴承轨道转盘器之间共同围成具有转动、防反转和旋转定位功能的可以让人体肩部以上伸入的空心大圆环。