一种3d扫描组件、扫描系统及3d打印系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印领域，更具体地说，涉及一种3D扫描组件、扫描系统及3D打印系统。
【背景技术】
[0002]目前使用较为成熟的3D扫描和3D打印技术，可以实现对物品的3D复制过程，下面就将该过程分为3D扫描和3D打印两个【背景技术】阐述:
[0003]3D 扫描:
[0004]传统的3D扫描过程分为获取深度图和建模两个部分。
[0005]获取深度图:
[0006]根据双目测距法的特性，要想得到物品360°的完整截面图，必须使被扫描物品旋转一周，摄像头全方位测距后，才能得到完整的截面，否则将会由于某一部分扫描数据的残缺而无法开始建立完整的3D模型。
[0007]建模:
[0008]3D模型的建立依托3D建模软件处理感光模块获取的深度信息，使用特定的算法计算并得到物品的数字化模型，由于建模过程的运算量大，算法复杂，因而对建模软件的技术难度要求很高，也导致建模过程对建模软件较强的依赖性。
[0009]3D 打印:
[0010]传统3D打印机的工作原理，在于将物品完整的3D模型分割为一定精度的截面后，再转换为打印机可以识别的数据格式，进而控制不同坐标轴内的步进电机，实现材料的熔融与喷涂。3D打印的基本原理为截面打印，通过逐层增加材料，实现成形的完整物品。
[0011]综上，现有技术能够实现的3D复制过程采用的“线激光竖直扫描，逐层打印横截面”的工作方式，以及“整体扫描一整体打印”的工作流程，实现对物品的3D复制。
[0012]以上方案存在的技术问题:
[0013]使用目前3D扫描和3D打印技术实现的3D复制装置，有以下几点缺陷:
[0014]①3D扫描仪必须等待物品旋转一周后(或有些扫描仪绕物品一周)，才可得到一个截面的深度信息，若否，则无法得到360°的完整截面，导致物品整体所需的扫描过程增加、扫描效率低下。
[0015]②对3D建模软件的依赖性强，必须依靠计算机或者互联网的云计算技术中心完成运算到3D建模的全过程，而3D软件建模技术的封装程度大，操作难度较高，用户难以根据自身需求与意愿完成对原有模型库的个性化修改，操作性与可推广性差。
[0016]③3D打印机必须等待对物品全高度的扫描过程结束后才可开始打印截面，完成复制，与3D扫描过程完全分离，这样一种扫描一打印的过程为串行处理而非同步并行处理的复制方法，不仅导致协同性低下、同步体验差的局面，也抬高了工作的时间成本，使复制效率锐减。
[0017]④3D打印机不仅需要等待物品的扫描过程，还必须处理物品整体的3D模型，以致用户无法自由便捷地依据意愿实现对物品某一部分的取舍及拼接，不仅降低了 3D打印的灵活性，也造成一定程度上运算资源的浪费。
【发明内容】
[0018]本发明要解决的技术问题在于，提供一种3D扫描组件、扫描系统及3D打印系统。
[0019]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种3D扫描组件、扫描系统及3D打印系统。
[0020]在本发明所述的3D扫描组件中，包括发出投影光线至被测物体表面的投影光线发射模块，以及与所述投影光线发射模块对应设置、获取并根据所述被测物体表面的投影光线生成深度图的视觉定位模块。
[0021]优选地，所述投影光线发射模块包括发出水平线激光至所述被测物体表面的线激光发射器或者MEMS扫描微镜；
[0022]所述视觉定位模块包括由两个单路摄像装置垂直放置的双目摄像装置，并且所述线激光发射器位于所述两个单路摄像装置的垂直中间位置；
[0023]所述视觉定位模块还包括仅将投射到所述被测物体表面的投影光线扫描部分采集入所述双目摄像装置的滤光镜。
[0024]在本发明所述的3D扫描系统中，包括至少三个所述的3D扫描组件、以及供被测物体放置的载物平台；
[0025]所述3D扫描组件在同一水平面上设置，并围绕在所述被测物体圆周上，以使发出的投影光线在所述被测物体上呈环状。
[0026]优选地，每一所述3D扫描组件安装在同一外壳上；
[0027]所述3D扫描系统还包括在竖直方向改变所述3D扫描组件和载物平台的相对位置的升降装置。
[0028]优选地，所述载物平台固定设置，所述外壳通过连杆连接成一整体；所述升降装置包括带动所有所述外壳整体在竖直方向上移动的驱动机构；
[0029]或者，
[0030]所述3D扫描组件固定设置，所述升降装置包括带动所述载物平台在竖直方向上移动的驱动机构。
[0031]优选地，所述驱动机构包括带动所述外壳或载物平台在竖直方向上移动的驱动装置、以及为所述外壳或载物平台移动导向的导向装置。
[0032]优选地，所述驱动装置包括至少一竖直设置的导向螺杆、以及带动所述导向螺杆转动的驱动电机；所述导向装置包括多个导向杆；至少一所述外壳与所述导向螺杆通过螺纹连接并由所述导向螺杆带动在竖直方向上移动，其他所述外壳分别安装在所述导向杆上并由所述导向杆在竖直方向上导向；或者，
[0033]所述驱动装置包括带动所述载物平台在竖直方向上移动的电机或气缸；所述导向装置包括与所述载物平台配合的导轨。
[0034]优选地，所述3D扫描系统还包括与所述升降装置连接、并控制所述升降装置工作的升降控制模块。
[0035]优选地，所述3D扫描系统还包括与所述3D扫描组件连接、并根据每一所述3D扫描组件的深度图和所述载物平台与3D扫描组件的高度信息拼接切片生成打印信息的打印信息处理模块，以及与所述打印信息处理模块连接、根据所述打印信息输出截面图层打印信息的打印信息输出模块。
[0036]在本发明所述的3D打印系统中，包括3D打印机，还包括所述的3D扫描系统，所述3D扫描系统与所述3D打印机连接，并且所述3D打印机根据所述3D扫描系统输出的截面图层打印信息进行截面打印。
[0037]实施本发明的3D扫描组件，具有以下有益效果:采用投影光线发射模块与视觉定位模块结合的方式，实现了物品横向信息的提取与构建，提高了扫描与打印的协同性，达到扫描与打印同步的效果。
【附图说明】
[0038]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0039]图1是本发明3D扫描组件的逻辑框图；
[0040]图2是本发明3D扫描组件实施例的结构示意图；
[0041]图3是本发明3D扫描系统实施例的结构示意图；
[0042]图4是本发明3D扫描系统实施例的逻辑框图。
【具体实施方式】
[0043]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]如图1所示，在本发明的3D扫描组件中，包括发出投影光线至被测物体表面的投影光线发射模块11，以及与投影光线发射模块11对应设置、获取并根据被测物体13表面的投影光线生成深度图的视觉定位模块12。该投影光线是非可见光。采用投影光线发射模块11与视觉定位模块12结合的方式，实现了物品横向信息的提取与构建，提高了扫描与打印的协同性，达到扫描与打印同步的效果。
[0045]如图2所示，依据本发明实施例的3D扫描组件中，投影光线发射模块22包括线激光发射器，该线激光发射器发出水平线激光至被测物体表面，在被测物体表面形成投影线。可以理解的，该投影光线发射模块也可以包括MEMS扫描微镜等可以将投影光线投射在被测物体上的装置。
[0046]该视觉定位模块21包括由两个单路摄像装置垂直放置的双目摄像装置，并且线激光发射器位于两个单路摄像装置的垂直中间位置，从而可以通过双目摄像装置准确地定位线激光发射器发出的光线的位置。在本实施例中，双目摄像装置为双目摄像头。
[0047]工作时，投影光线发射模块22发出水平投影光线至被测物体表面，通过双目摄像头中竖直投影光线偏移镜头中心轴点的水平距离，得到被测物体在某一截面的深度信息。
[0048]进一步的，该视觉定位模块21还包括仅将投射到被测物体表面的投影光线扫描部分采集入双目摄像装置的滤光镜。具体的，由于投影光线发射模块22所发射的投影光线是非可见光，而滤光镜的目的就在于去除可见光的信号干扰，因此，本实施例采用与投影光线发射模块22发射的投影光线对应的滤光镜，滤除其他光线的干扰，从而在有其他光线干扰的情况下，滤光镜仅将投射到被测物体表面的投影光线扫描部分采集入双目摄像头，进而提尚光线的米集精度及效率。
[0049]如图3所示，在本发明的3D扫描系统的实施例中，包括至少三个上述的3D扫描组件、以及供被测物体放置的载物平台。该3D扫描组件可以是上述任何一种实施方案，利用该3D扫描组件可以获取放置在载物平台上的被测物体在某一截面的深度信息。
[0050]在本实施例中，该3D扫描系统使用四个3D扫描组件；当然，3D扫描组件的数量可以根据实际需要使用三个或更多个。所有3D扫描组件在同一水平面上设置，并围绕在被测物体圆周上，其出光方向朝向被测物体，以使发出的投影光线同时投射到被测物体表面上，投影线在被测物体上呈环状，在被测物体表面形成的投影线可完整围绕被测物体，然后，通过双目摄像装置准确地定位投影光线发射模块发出的光线的位置，从而得到被测物体在某一截面的深度信息。
[0051]如图3所示，为了便于3D扫描组件的安装，在本实施例中，每一 3D扫描组件安装在同一外壳上，从而便于将每一 3D扫描组件方便的安装