一种三维双足扫描仪的制作方法

本发明涉及一种扫描仪，具体涉及一种三维双足扫描仪。

背景技术：

随着现代生活水平的不断提高，人们对服饰穿着的舒适度要求也随之提高，特别是长时间穿在脚上的鞋子，其舒适度直接影响到人的出行和日常生活，因而选择一双合脚的鞋子是十分重要的。随着科学技术的飞速发展，尤其是计算机辅助设计和机械自动化的快速发展，使得制鞋业由传统的手工业向自动化生产方向变革，对足部尺寸信息的测量，亦由原来的人工测量转向自动扫描测量。

在整个鞋类自动化设计制造流程中，使用三维扫描仪获取人足部的三维信息是至关重要的一环。只有准确地获取到足部的三维数据，才能精确地得到足部的各项特征及参数，制作出来的鞋也会更加适合使用者。

现在的激光、白光、红外光源的非接触三维扫描技术已经相对成熟，近几年已经有不少国内外的公司推出了基于激光的三维足部扫描仪。基于人足的形状特征，为了达到足够的三维测量精度并获取完整的曲面，此类扫描仪需使用八个相机和四个激光线发射器。每两个相机和一个激光线发射器组成一个方向上的扫描模块，共有四个扫描模块从四个方向获取三维数据，四个激光线发射器发出的激光线共面，和导轨方向垂直，四个扫描模块安装在直线导轨上，从导轨一端运动到另一端进行扫描，八台相机同时拍摄多幅图像，一般是每1毫米或0.5毫米一副，行程约300-400毫米。每个扫描模块获得几百到上千幅图像，将图像上传到电脑，拟合出足部的三维曲面。此类三维扫描仪，由于采用八个相机带来的较高成本使得其在市场很难推广。同时，八个相机也会大大增加数据采集量，使采集的图像处理复杂性增大，也增加了系统故障率。现有技术中的三维足部扫描仪，如申请人于2015年8月28日申请的专利号201520658392.0、名称“三维足部和鞋楦扫描仪”的实用新型专利，公开了一种减少相机数量，仍然能保证扫描完整足部曲面的方法。

以上提到的种种方法，都只是实现了单足扫描，而有时候单脚的三维信息并不和另一只脚的信息绝对对称，为了得到双足的三维信息，现有技术往往采用先扫描一只脚，再扫描另一只脚的方法，但是换脚的动作就增加了扫描过程的总体时间；也可把两个单足并列扫描，但是这样就带来相机数量的翻倍，成本大幅提高，系统更复杂，可靠性降低。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种三维双足扫描仪。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种三维双足扫描仪，包括限定框架、直线运动机构、激光器支架和相机支架；所述限定框架用于限制待扫描物体的前后位置，直线运动机构可在限定框架的有限范围内做往复直线运动；所述相机支架的左右两侧各设置有一个激光器支架，三者的相对位置确定，且激光器支架和相机支架均固定在直线运动机构的滑块上，相机支架上安装有四个相机，两个激光器支架上设置有若干个激光发射器。

上述技术方案中，所述四个相机与左右的若干激光发射器可分别安装与相机支架和激光器支架上，也可安装在同一个支架上，只需保证四个相机与若干激光器形成的两个激光面相对空间位置确定，共同构成足部的扫描组件。

上述技术方案中，所述激光器支架上安装的若干激光发射器形成的激光面与直线运动机构的运动方向相互垂直，与足部的纵向端面相平行。

上述技术方案中，激光器支架上安装的激光发射器个数为3个以上。

上述技术方案中，所述激光发射器为一字线激光发射器。

本发明一种三维双足扫描仪采用四个相机和分居两侧的若干激光发射器形成扫描模块，实现对放置在限定框架中双足精确扫描的功能；1号相机位于限定框架上部，2号相机、3号相机和4号相机位于限定框架下部，四个相机与直线运动机构的运动方向呈0-90度夹角；1号相机和2号相机完成对双足前面部分的扫描拍照，3号相机和4号相机完成对双足后端部分的拍照；可根据需要调节激光器的角度，只要能完整覆盖脚面，形成两个环绕脚面纵向的激光线投影面；所选激光器的数量越少，每个激光发射器的出射角就需要越大，或者激光发射器距离脚站立透明面的距离更远；如果单独使用透明玻璃板以下部位的相机和激光器，可以实现对双足底部轮廓的扫描。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果是：

1.仅用4个相机与若干激光器形成的激光面组成扫描模块，在横向移动的过程中可一次单程扫描左右足的纵向切面，大大提高了扫描效率；

2.仅有4个相机的情况下经过1次扫描，解决了扫描过程中足后部遮挡的问题，可完整覆盖双足表面轮廓；

3.在保证精度的同时，采用四个相机加若干激光发射器，节约了设备成本，提高了扫描效率。

附图说明

图1为本发明三维双足扫描仪整体结构示意图；

图2为本发明中三个激光器构成激光面时，各激光器分布示意图；

图3为本发明中四个激光器构成激光面时，各激光器分布示意图；

图4为本发明中五个激光器构成激光面时，各激光器分布示意图；

图中：1-限定框架，2-直线运动机构，3-激光器支架a，4-相机支架，5-激光器支架b，6-激光发射器，7-1号相机，8-2号相机，9-3号相机，10-4号相机，11-滑块，12-直线导轨，13-透明亚克力板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种三维双足扫描仪的整体结构，包括限定框架1、直线运动机构2、激光器支架3,5和相机支架4；所述限定框架1用于限制待扫描物体的前后位置，直线运动机构2可在限定框架1的有限范围内做往复直线运动；所述相机支架4的左右两侧设置有激光器支架a3和激光器支架b5，三者的相对位置确定，且激光器支架3、5和相机支架4均固定在直线运动机构的滑块11上，相机支架上安装有1号相机7、2号相机8、3号相机9和4号相机10，两个激光器支架3、5上设置有若干个激光发射器6。

作为本发明的一种技术优化方案，所述1号相机7、2号相机8、3号相机9和4号相机10与左右的若干激光发射器6可分别安装在相机支架4和激光器支架3、5上，1号相机7、2号相机8、3号相机9和4号相机10与若干激光器6形成的两个激光面a、b相对空间位置确定，共同构成足部的扫描组件。

作为本发明的一种技术优化方案，所述激光器支架3、5上安装的若干激光发射器6形成的激光面与直线运动机构2的运动方向相互垂直，与足部的纵向端面相平行，如图2、3、4所示，为3-5个激光器6在左侧激光器支架3上的位置分布示意图。

本发明在使用时，激光器支架a3上的若干激光器6构成激光面a，激光器支架b5上的若干激光器6构成激光面b，1号相机7、2号相机8、3号相机9和4号相机10与激光面a、b组成扫描组件；双足放置于限定框架1的透明亚克力板13上，足的纵向与激光面a、b相互平行，在直线运动机构2横向运动的过程中激光面a、b依次接触左脚外侧、左脚内侧、右脚内测、右脚外侧，相机对环绕足部的激光投影面进行实时拍照并传至计算机，就可以拟合出双足完整的三维形状，具体步骤如下描述：

步骤一：双足位置固定不动，扫描组件沿直线运动机构移动，当激光面b接触左足外侧，1号相机7、2号相机8可以拍摄激光面b在左足前部投射形成的激光线，3号相机9因为朝向，无法拍摄激光面b在左足后部形成的激光线，但是4号相机10可以拍摄激光面b在左足后部形成的激光线；当激光面b在左足中间时，1号相机7、2号相机8可以扫描左足前部，3号相机9、4号相机10可以同时扫描左足后部。

步骤二：继续移动扫描组件，当激光面a在左足中间扫描时，1号相机7、2号相机8可以扫描左足前部，3号相机9、4号相机10可以同时扫描左足后部；当激光面a接触左足内侧时，1号相机7、2号相机8可以拍摄激光面a在左足前部投射形成的激光线，4号相机10因为遮挡，无法拍摄激光面a在左足后部形成的激光线，但是3号相机9可以拍摄激光面a在左足后部投射形成的激光线；上述两个步骤的组合就完成了对左足完整的三维扫描。

步骤三：继续移动1号相机7、2号相机8、3号相机9和4号相机10与激光面a、b组成的扫描组件，就可以完成对右足完整的三维扫描，右足的情况与左足相同，这里不再赘述。

通过以上步骤的实施，就可以在单行程运行中实现对左右双足三维形状的扫描，去掉透明亚克力板13以上部位的1号相机7和相关激光器6，该三维双足扫描仪可以实现对双足足底形状的扫描。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。