一种手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构的制作方法

文档序号:9185583
一种手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于手持式三维扫描技术领域,尤其涉及一种手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构。
【背景技术】
[0002]手持式激光三维扫描仪作为一种高科技的仪器,其主要用来侦测并分析现实世界中物体或环境形状与外观数据,将仪器所获得的数据进行三维重建计算,并创建实际物体的数字模型。其在工业设计、逆向工程、机器视觉、瑕疵检测、刑事鉴定、数字文物及影视游戏制作等领域都可见其应用。
[0003]目前扫描仪大致可分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪,接触式三维扫描仪通过探针触碰物体表面的方式计算深度,而非接触式三维扫描仪则采用将额外的能量投射至被测物体表面,借由能量的反射来计算三维空间信息;手持式激光三维扫描仪作为非接触式三维扫描仪的一种,其原理采用激光作为能量源投射到被测物体表面,通过摄像机识别体表面的激光点;由于在不同环境下标记点的反光效率不同,因此手持设备在实际使用的中都需要加入补光机制用以照亮标记点以保证最佳的检测状态,同时为了排除激光以外波段的光源对摄像机提取激光点的影响,需在摄像机镜头前加入滤光器件用以选取特定波段光,因此手持式激光三维扫描仪设备上都需在镜头处都会加装一套镜头滤光和补光结构。
[0004]目前,手持激光三维扫描仪的扫描原理是根据事先标定好互相之间位置的两个及以上摄像和激光投影器来获得被扫描物体表面轮廓点云。手持式激光三维扫描仪精度在移动使用过程中会存在比非移动使用的差,经分析其主要原因是手持式激光三维扫描仪在工作过程中存在扫描仪外壳和内部镜头组件之间因为内部组件重力或外壳受力而发生偏移的现象,由于镜头滤光和补光组件安装于扫描仪外壳上,导致镜头滤光和补光组件光轴与镜头的光轴由原始的共线状态变成了相交成角度的状态,这样导致滤光片的中心波段偏移,导致投射到物体表面的激光和补光光源照射的标记点反光的有效波段被阻碍,反而其他波段的光线将会通过滤光片,干扰扫描。同时当工作过程中存在扫描仪外壳和内部镜头组件发生偏移较大,而实际预留安装空间较小时,镜头与扫描仪外壳就会发生机械干涉,导致相机位置的微小改变,从而导致相机的外参发生变化而影响扫描精度。正因上述问题,在一定程度上限制了手持式三维扫描仪在一些高精度要求场合的使用。
【实用新型内容】
[0005]为了克服现有技术存在的不足,本实用新型提供一种精度较高、稳定性较好的手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构,包括用以摄像机镜头前选取特定波段光的滤光器件和用以照亮标记点的高亮补光发生器,所述滤光器件位于摄像机镜头的前端并固定安装在摄像机镜头上,所述高亮补光发生器固定安装在摄像机镜头的外圈并环形分布于所述滤光器件的周边;所述滤光器件与所述高亮补光发生器具有相同的光波段。
[0008]进一步,所述滤光和补光结构还包括用以安装滤光器件和高亮补光发生器的安装座,所述安装座包括用以与摄像机镜头前端固定连接的环形连接部和位于环形连接部前方的环形凹槽,所述滤光器件安装在所述环形凹槽内,所述高亮补光发生器位于所述安装座的后方。
[0009]再进一步,所述滤光和补光结构还包括镜头外罩,所述镜头外罩位于所述滤光器件的前方,所述镜头外罩上设有与所述滤光器件相对应的通孔,所述镜头外罩与扫描仪外壳通过软连接结构件软连接。
[0010]再进一步,所述滤光器件为滤光片。
[0011]更进一步,所述高亮补光发生器为带有高亮LED灯珠的环形铝基板,所述高亮LED灯珠设有两个以上,两个以上的高亮LED灯珠沿摄像机镜头的外圈等角度均匀分布。
[0012]更进一步,所述安装座与所述镜头外罩上均分布有与所述高亮LED灯珠相对应的通光孔。
[0013]更进一步,所述安装座为T型法兰结构,所述T型法兰结构包括环形端面,所述环形端面内设有所述环形凹槽,所述环形端面的后端设有所述环形连接部,所述环形端面与所述环形凹槽、所述环形连接部均为同轴设置,所述环形连接部设有与摄像机镜头上的内螺纹相配合的外螺纹,所述环形端面的后端还设有用以固定所述高亮补光发生器的螺柱,所述螺柱位于所述摄像机镜头的外圈外。
[0014]本实用新型的有益效果主要表现在:本实用新型采用将滤光器件和高亮补光发生器安装于镜头前端的结构,首先在使用扫描仪过程中镜头的有效视野得到了保证,不会随着扫描仪外壳受到作用力而发生变化,其次保证了镜头滤光和补光组件光轴与镜头的光轴始终保持共线状态,同时本实用新型中的结构有效的防止了镜头与扫描仪外壳在实用过程中发生干涉;所述镜头滤光和补光结构与扫描仪外壳采用软连接结构相连,改善了传统结构中因外部应力作用导致镜头滤光和补光结构发生形变的状况;从而使手持式三维扫描仪在精度、稳定性上得到极大的提升,使得手持式三维扫描仪可以在更多的领域得到应用。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型结构示意图。
[0016]图2是本实用新型的爆炸示意图。
[0017]图3是摄像机镜头有效视野范围与遮挡物中通光孔径大小及遮挡物离镜头间距的关系示意图;其中(a)为遮挡物离摄像机镜头前端面的间距为dl的示意图,(b)为遮挡物离摄像机镜头前端面的间距为d2的示意图。
[0018]图4是现有手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构的结构示意图。
[0019]图5是现有手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构的爆炸图。
[0020]图6是现有镜头滤光和补光结构在镜头与扫描仪外壳发生偏移时的光路不意图。
[0021]图7是本实用新型在镜头与扫描仪外壳发生偏移时的光路示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0023]参照图1?图7,一种手持激光三维扫描仪的滤光和补光结构,包括用以摄像机镜头前选取特定波段光的滤光器件03和用以照亮标记点的高亮补光发生器05,所述滤光器件03位于摄像机镜头01的前端并固定安装在摄像机镜头01上,所述高亮补光发生器05固定安装在摄像机镜头01的外圈并环形分布于所述滤光器件03的周边;所述滤光器件03与所述高亮补光发生器05具有相同的光波段。
[0024]进一步,所述滤光和补光结构还包括用以安装滤光器件03和高亮补光发生器05的安装座02,所述安装座02包括用以与摄像机镜头前端固定连接的环形连接部和位于环形连接部前方的环形凹槽,所述滤光器件03安装在所述环形凹槽内,所述高亮补光发生器05位于所述安装座02的后方。
[0025]再进一步,所述滤光和补光结构还包括镜头外罩04,所述镜头外罩04位于所述滤光器件03的前方,所述镜头外罩04上设有与所述滤光器件03相对应的通孔,所述镜头外罩04与扫描仪外壳06通过软连接结构件07软连接。
[0026]再进一步,所述滤光器件03为滤光片。
[0027]更进一步,所述尚壳补光发生器05为带有尚壳LED灯珠的环形招基板,所述尚壳LED灯珠设有两个以上,两个以上的高亮LED灯珠沿摄像机镜头OI的外圈等角度均匀分布。
[0028]更进一步,所述安装座02与所述镜头外罩04上均分布有与所述高亮LED灯珠相对应的通光孔。
[0029]更进一步,所述安装座02为T型法兰结构,所述T型法兰结构包括环形端面,所述环形端面内设有所述环形凹槽,所述环形端面的后端设有所述环形连接部,所述环形端面与所述环形凹槽、所述环形连接部均为同轴设置,所述环形连接部设有与摄像机镜
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