三维扫描装置的制作方法

本申请涉及精密光学测量设备领域，具体涉及一种三维扫描装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，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，也由原来的人工测量转向自动化扫描测量。在整个鞋类自动化设计制造流程中，使用三维足部扫描仪获取人的足部三维信息是至关重要的一环，只有准确且快速地获取到足部的三维数据，才能准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。

目前市场上存在的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，此类扫描仪需要使用六个相机和四个激光线发射器，成本较高，并且也会增加数据采集量，使采集的图像处理复杂性增大，而且，通常采用1394接口，安装调试较复杂，并且数据处理速度较慢，可靠性差。

针对相关技术中三维足部扫描仪存在的数据处理速度低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种三维扫描装置，以解决现有技术中三维足部扫描仪存在的数据处理速度低的技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种三维扫描装置。

该三维扫描装置包括移动框架、基座、GigE Vision相机、激光器、PC机、运动控制卡和电机，其中：所述移动框架可移动地设置在所述基座上，所述GigE Vision相机上设有滤光片，并且所述GigE Vision相机和所述激光器分别设置在所述移动框架上，所述GigE Vision相机和所述激光器分别连接所述运动控制卡，并且所述GigE Vision相机和所述激光器均通过网卡连接所述PC机。

进一步的，所述基座的底部设有导轨，所述移动框架上设有滑块，所述导轨与所述滑块相匹配。

进一步的，所述移动框架包括左支架、右支架和底部支架，所述左支架、右支架和底部支架均呈“T”型结构，所述左支架和所述右支架分别竖直设置在所述导轨的两侧，并且所述左支架和所述右支架分别连接所述底部支架。

进一步的，所述GigE Vision相机包括第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机，其中第一相机和第二相机分别设置在所述左支架顶部的两端，第三相机和第四相机分别设置在所述右支架顶部的两端，所述第五相机设置在所述底部支架上。

进一步的，所述激光器通过继电器连接所述运动控制卡。

进一步的，所述运动控制卡通过驱动器连接所述电机。

进一步的，所述激光器包括第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，其中第一激光器设置在所述左支架上，并且位于所述第一相机和第二相机之间，第二激光器设置在所述右支架上，并且位于所述第三相机和第四相机之间，第三激光器和第四激光器分别对称设置在所述左支架和右支架上。

进一步的，所述导轨的两侧设有发光条。

进一步的，所述GigE Vision相机的镜筒中心轴与其所在移动框架之间的夹角为35～45度。

进一步的，所述激光器的激光发射轴与其所在移动框架之间的角度为35～45度。

在本申请实施例中，采用GigE Vision相机的方式，并且GigE Vision相机上设有滤光片，然后将GigE Vision相机和激光器分别连接运动控制卡，GigE Vision相机和激光器均通过网卡连接到PC机上，提升了数据处理的速度，从而解决了现有技术中三维足部扫描仪存在的数据处理速度低的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例中三维扫描装置的主视图；

图2是本申请实施例中三维扫描装置的俯视图；

图3是本申请实施例中三维扫描装置的逻辑结构图。

图中：

1、移动框架；2、基座；3、GigE Vision相机；4、激光器；5、PC机；6、网卡；7、运动控制卡；8、继电器；9、驱动器；10、限位开关；11、电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“中”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本申请涉及一种三维扫描装置，如图1～图3所示，该三维扫描装置包括移动框架1、基座2、GigE Vision相机3、激光器4、PC机5、运动控制卡7和电机11，其中：移动框架1可移动地设置在基座2上，GigE Vision相机3上设有滤光片，并且GigE Vision相机3和激光器4分别设置在移动框架1上，GigE Vision相机3和激光器4分别连接运动控制卡7，并且GigE Vision相机3和激光器4均通过网卡6连接PC机5。

上述实施例中，GigE Vision相机3采用GigE Vision协议，GigE Vision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准，具有数据传输速率高、传输距离远等特点，并且GigE Vision相机能够采集到高清图像数据并实现图像的快速传输，此外，滤光片的设置使得三维扫描装置工作时不需要避光测量，滤光片能够过滤掉非激光器4发出的光线，还能够去除噪音的影响，增加数据处理速度。运动控制卡7是一种基于PC机5，用于控制移动框架1按设定的运动路径往返运动，同时能够控制GigE Vision相机3的拍摄及激光器4的开关，GigE Vision相机3和激光器4分别设置在移动框架1上，由于移动框架1设置在基座2上并且能够在基座2上做往复直线运动，因此GigE Vision相机3和激光器4可随移动框架1一起移动。同时，由于GigE Vision相机3和激光器4分别连接运动控制卡7并通过网卡6连接在PC机5上，因此GigE Vision相机3和激光器4均通过网卡6将数据汇集到一起，从而得到足部各个角度的图像，进而处理成足部的三维模型，由于GigE Vision相机3采用GigE Vision协议，数据处理速度快且稳定，因此提升了整个三维扫描装置的数据处理速度。

可选地，基座2的底部设有导轨，移动框架1上设有滑块，导轨与滑块相匹配。基座2的底部安装有导轨，移动框架1固定在滑块上，滑块与导轨相互配合，因此移动框架1可通过滑块在基座2上进行往复直线运动。此外，基座2的顶部安装有玻璃，人足部置于玻璃上，即可进行三维扫描。

可选地，导轨的两侧设有发光条，发光条设置在基座2上，具体为设置在导轨的两侧，发光条的设置使得三维扫描装置的内部变光亮，方便测量者将脚放置在测量框内，人性化的设置增加了三维扫描装置的实用性。

优选地，移动框架1包括左支架、右支架和底部支架，左支架、右支架和底部支架均呈“T”型结构，左支架和右支架分别竖直设置在导轨的两侧，并且左支架和右支架分别连接底部支架。“T”型结构的左支架、右支架和底部支架组合形成移动框架1，左支架和右支架分别竖直设置在导轨的两侧，两者相对设置，底部支架水平设置，并且底部支架分别连接左支架和右支架。如图1和图2所示，“T”型结构的左支架、右支架和底部支架组形成移动框架1，结构简单，并且GigE Vision相机3和激光器4分别分布在上述左支架、右支架和底部支架上，能够从不同的角度捕获足部数据及图像，简单实用，提高了三维扫描装置的精确性。

如图2所示，GigE Vision相机3包括第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机，其中第一相机和第二相机分别设置在左支架顶部的两端，第三相机和第四相机分别设置在右支架顶部的两端，第五相机设置在底部支架上。由于左支架和右支架相对设置，因此第一相机、第二相机、第三相机和第四相机分布在同一平面上，并且分布在同一平面的四个交叉角，第五相机位于上述四个相机的底部，第五相机与其余四个相机位于不同的平面，因此第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机的设置能够从不同的角度或维度获取并采集足部数据，增加了足部三维数据的完整性及精确性。

如图3所示，激光器4通过继电器8连接运动控制卡7，激光器4连接继电器8，继电器8连接运动控制卡7，并且运动控制卡7与限位开关10连接，运动控制卡7的设置可以控制激光器4的开关。

进一步的，运动控制卡7通过驱动器9连接电机11，由于运动控制卡7与电机11连接，因而移动框架1能够按照设定的轨迹进行往复直线运动。

优选地，激光器4包括第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，其中第一激光器设置在左支架上，并且位于第一相机和第二相机之间，第二激光器设置在右支架上，并且位于第三相机和第四相机之间，第三激光器和第四激光器分别对称设置在左支架和右支架上。如图2所示，第一激光器和第二激光器分别分布在左支架和右支架的水平架上，并且第一激光器设置在第一相机和第二相机中间，第二激光器设置在第三相机和第四相机中间，第一激光器和第二激光器位于同一水平面内，第三激光器和第四激光器分别安装在左支架和右支架的竖直架上，第三激光器和第四激光器位于同一竖直面内，激光器4的布局能够有效对足部进行数据采集，增强了三维扫描装置数据采集的完整性。

可选地，激光器为650nm线性激光器，具有较好的波长稳定性，从而提高了三维扫描装置的稳定性。

优选地，GigE Vision相机3的镜筒中心轴与其所在移动框架1之间的夹角为35～45度，激光器4的激光发射轴与其所在移动框架1之间的角度为35～45度。当GigE Vision相机3的镜筒中心轴与其所在移动框架1之间的夹角为35～45度，以及激光器4的激光发射轴与其所在移动框架1之间的角度为35～45度时，能够达到对足部三维数据的有效采集，提高了三维扫描装置的精确度。

该装置工作原理如下所述：人脚置于基座的玻璃上，通过驱动器带动移动框架运动，激光器发射激光照射到足部，足部反射的光线进一步被GigE Vision相机采集，所有数据及图像通过网卡传输到PC机，经过处理，生成足部三维模型。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：该三维扫描装置结构简单，能够快速且精确地获取人足部数据，方便使用，并且成本低，可推广使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。