一种用于三维扫描测量的辅助装置的制作方法

本发明涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种用于三维扫描测量的辅助装置。

背景技术：

三维扫描仪是基于三角测量技术测量物体表面点云并通过曲面重构生成物体表面轮廓模型的测量设备。目前，三维扫描设备已应用到工业测量、工业设计、艺术设计、考古、医学等诸多领域，实现了诸多种类被测物的几何外形测量。其中，手持式三维扫描设备因其便于携带应用更为广泛。

使用手持式三维扫描仪进行测量前，首先需要在被测物体表面粘贴标志点使得三维扫描设备的双目相机能够捕获到标志点，并进行识别与匹配，这是测量的前提条件。在测量时，双目相机同时拍摄一对具有固定视差的图片，根据双目相机的间距和夹角完成一组图像元的重构，当三维扫描仪绕被测物运动一个小的位移后完成下一组图像元的重构，两组图像元以共同的标志点作为定位坐标完成相邻图像元的拼接融合，进而通过三维扫描仪环绕被测物运动完成整个被测物外形的扫描。然而，当被测物体具有复杂的几何外形时，当三维扫描仪运动到某一位置，由于缺少可识别的标志点，仅仅在物体表面粘贴标志点三维扫描仪也难以实现空间360°的定位及匹配，容易造成扫描数据中断，被测物表面各部分无法进行匹配，导致测量失败(例如薄片结构的物体，当三维扫描仪运动到与物体共面的位置时，其双目相机无法捕获到足够数量的标志点，从而无法匹配图像元，导致扫描失败)。即便可以通过不断尝试贴点位置使得三维扫描仪能够在空间360°识别并匹配标志点时，这也会使测量时间大大增加，影响三维扫描仪的易用性。进一步说，在被测物表面粘贴过多标志点会遮挡被测物细节轮廓，影响测量速度和精度。

因此，如何在扫描一些形状特殊的物体时提高测量速度和精度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种用于三维扫描测量的辅助装置，在扫描一些形状特殊的物体时，以提高测量速度和精度。

一种用于三维扫描测量的辅助装置，包括：

支撑座，所述支撑座的上表面设置有用于支撑被测物的支撑部件，所述支撑座的侧面设置有标志点；以及设置在所述支撑座的下方的转台，所述支撑座相对于所述转台旋转。

优选地，在上述辅助装置中，所述支撑座为具有拔模斜度的台体，所述支撑座的下表面的面积大于所述支撑座的上表面的面积。

优选地，在上述辅助装置中，所述支撑座的上表面边缘和所述支撑座的下表面边缘均为封闭的圆滑曲线，所述支撑座的侧面为平滑曲面。

优选地，在上述辅助装置中，所述支撑座的上表面与被测物的下表面相贴合。

优选地，在上述辅助装置中，所述支撑座的上表面设置有多个用于安装支撑部件的安装孔。

优选地，在上述辅助装置中，所述安装孔呈阵列布置。

优选地，在上述辅助装置中，所述安装孔与所述支撑部件通过紧固螺钉相配合。

优选地，在上述辅助装置中，所述转台与所述支撑座之间还设置有转盘，所述转盘可转动的设置在所述转台上，所述支撑座安放在所述转盘上。

优选地，在上述辅助装置中，所述辅助装置的反光率高于被测物。

从上述技术方案可以看出，将本发明向特殊外形的被测物的进行三维扫描测量时，首先需要结合被测物的外形选择合适的扫描角度，将被测物按照此角度固定于支撑座上，用支撑部件固联，由此保证该辅助装置上的标志点与被测物上的标志点位置相对固定。在扫描测量时，先按照常规方式扫描被测物的一个面，然后缓慢转动该辅助装置的转台，向相邻位置表面逐步推进扫描。当推进到某个位置出现标志点匹配失败时，表示该位置的标志点不能够满足前后相邻位置图像元的匹配关系，则需使用该辅助装置进行过渡。又因为粘贴在被测物和支撑座上的标志点相对固定，三维扫描仪先向下扫描过渡到支撑座(即辅助装置上粘贴标志点的位置)，继续向同一方向转动转台，辅助装置和被测物同步转动，三维扫描仪扫描到支撑座上对应被测物无法过渡的位置时，抬起三维扫描仪向上继续扫描。由于有了支撑座上的标志点作为过渡的“桥梁”，三维扫描仪可以较容易的通过上述难以过渡的区域。

该辅助装置能够实现被测物表面各部分的良好过渡。而且，相对于不使用该辅助装置时，需要将所需标志点全部粘贴在被测物表面的方案相比，使用该辅助装置减少了在被测物体表面粘贴标志点的数目，这减少了测量前准备时间，提高了测量速度。此外，粘贴在被测物表面的标志点本身为平面的贴片，在三维扫描测量时，对被测物局部表面有遮挡，减少在被测物表面贴点数目，也提高了测量的精度。此外，利用辅助装置可以将被测物按照最合理的方向摆放，便于扫描人员操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种用于三维扫描测量的辅助装置立体结构示意图；

图2为本发明公开的一种用于三维扫描测量的辅助装置使用时的结构示意图。

图中，1为支撑座、1a为支撑部件、1b为标志点、1c为侧面、1d为上表面、2为转台、2a为转盘、3为被测物、3a为标志点、3b为加工特征、3c为支撑点

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2，本发明提供了一种用于三维扫描测量的辅助装置包括：

支撑座1，支撑座1的上表面1d设置有用于支撑被测物3的支撑部件1a，支撑座1的侧面1c设置有标志点1b；以及

设置在支撑座1的下方的转台2，支撑座1相对于转台2旋转。

将本发明向特殊外形的被测物3的进行三维扫描测量时，首先需要结合被测物3的外形选择合适的扫描角度，将被测物3按照此角度固定于支撑座1上，用支撑部件1a固联，由此保证该辅助装置上的标志点1b与被测物3上的标志点1b位置相对固定。在扫描测量时，先按照常规方式扫描被测物3的一个面，然后缓慢转动该辅助装置的转台2，向相邻位置表面逐步推进扫描。当推进到某个位置出现标志点1b匹配失败时，表示该位置的标志点1b不能够满足前后相邻位置图像元的匹配关系，则需使用该辅助装置进行过渡。又因为粘贴在被测物3和支撑座1上的标志点1b相对固定，三维扫描仪先向下扫描过渡到支撑座1(即辅助装置上粘贴标志点1b的位置)，继续向同一方向转动转台2，辅助装置和被测物3同步转动，三维扫描仪扫描到支撑座1上对应被测物3无法过渡的位置时，抬起三维扫描仪向上继续扫描。由于有了支撑座1上的标志点1b作为过渡的“桥梁”，三维扫描仪可以较容易的通过上述难以过渡的区域。

该辅助装置能够实现被测物3表面各部分的良好过渡。而且，相对于不使用该辅助装置时，需要将所需标志点1b全部粘贴在被测物3表面的方案相比，使用该辅助装置减少了在被测物3体表面粘贴标志点3a的数目，这减少了测量前准备时间，提高了测量速度。此外，粘贴在被测物3表面的标志点3a本身为平面的贴片，在三维扫描测量时，对被测物3局部表面有遮挡，减少在被测物3表面贴点数目，也提高了测量的精度。此外，利用辅助装置可以将被测物3按照最合理的方向摆放，便于扫描人员操作。

支撑座1的外形为圆滑封闭曲线拉伸而成的台体，为实现特殊形状被测物3的三维扫描，结合被测物3垂直投影轮廓设计辅助装置支撑座1的外形，辅助装置的外形一般应为圆台、椭圆台等等。具体的，本发明实施例中，支撑座1为具有拔模斜度的台体，支撑座1的下表面的面积大于支撑座1的上表面1d的面积。

进一步的，支撑座1的上表面1d边缘和支撑座1的下表面边缘均为封闭的圆滑曲线，例如封闭的圆滑曲线、封闭的圆形或椭圆形或其它圆滑过渡的曲线组合，支撑座1的侧面1c为平滑曲面。

支撑座1的上表面1d与被测物3的下表面相贴合。支撑座1的上表面1d也可依据被测物3的底部外形变为曲面，使其更贴近被测物3的底部表面。

支撑部件1a的作用是实现被测物3与支撑座1的连接，支撑部件1a可拆卸的安装在支撑座1的上表面1d，或者不可拆卸的方式固定在支撑座1的上表面1d。当采用可拆卸的方式时，支撑座1的上表面1d设置有多个用于安装支撑部件1a的安装孔。支撑部件1a与安装孔的安装方式为过盈配合或者紧固螺钉配合连接。安装孔无序排列或有序排列，其中优选的安装孔呈阵列布置。

采用上述结构，支撑部件1a在支撑座1上的位置可进行调节。支撑座1的上表面1d设置若干位置可调的支撑部件1a，支撑部件1a的位置根据被测物3支撑点3c的位置确定。被测物3支撑点3c的选取应遵循最小遮挡原则，即在扫描测量时尽可能降低对被测物3的遮挡，因此，支撑点3c一般应选择被测物3上不重要的部位；同时，应使支撑稳定，因此应使被测物3重心尽可能靠近支撑点3c连接而成的区域中心；支撑点3c与支撑部件1a应可靠接触，保证被测物3稳定放置。

上述支撑座1可直接设置在转台2上，并相对于转台2转动。或者转台2与支撑座1之间还设置有转盘2a，转盘2a可转动的设置在转台2上，支撑座1安放在转盘2a上。

为了方便测量，辅助装置的反光率高于被测物3。

以实际测量为例，本发明所公开的辅助装置，为某品牌汽车复杂外形零部件的快速测量提供了支持。被测物3为铝锻工艺制造的毛坯被测物3，是某品牌汽车中的一个关键部件，具有通孔、减重凹槽、肢臂、复杂曲面和工艺凸台等繁多的加工特征3b，外形怪异，该毛坯被测物3的检测指标较多，锻压加工精度为也不尽相同，功能性加工特征3b(如通孔、肢臂)锻造精度为0.1mm，非功能性加工特征(如减重凹槽、工艺凸台)的精度要求为0.3mm。综合分析各处加工特征3b的功能及检测指标可获知：功能性加工(如通孔、肢臂)特征为重要的检测位置，非功能性加工特征3b(如减重凹槽、工艺凸台)为次要检测位置，三维扫描仪无法一次扫描该被测物3所有的表面，需要辅助装置进行各部分表面的扫描过渡。

优先测量重要的检测指标，包括通孔尺寸、肢臂尺寸及其相对位置误差；非功能特征作为次要检测位置可进行补充扫描，包括：减重凹槽、工艺凸台及其相对功能特征的位置误差。将次要检测位置朝下放置，而将重要检测位置朝向上面和侧面1c。以此方位放置时，将被测物3向下投影，使用椭圆可将投影的绝大部分包络在内，以此椭圆确定辅助测量装置的上表面1d，上表面1d按照拔模角度向下拉伸可得到辅助装置的主体支撑座1。

选择被测物3下方的两处凸台和一个肢臂侧面作为支撑点3c，被测物3重心落在三个支撑点3c所围成的区域内。在辅助装置上表面1d依据被测量件支撑点3c位置确定支撑部件1a的位置，对应两处凸台支撑点3c的支撑部件1a为凹槽，凹槽的尺寸略大于凸台尺寸，凸台可以较容易的放置到凹槽里面；对应肢臂下方可增加一立柱作为支撑部件(图2中未示出)，立柱高度根据肢臂下表面位置高度来确定。被测物3被支撑在一个便于扫描测量的角度，多数加工特征3b都能够在一次扫描内完成测量。

在被测物3和支撑座1的表面粘贴一定数量的标志点。标志点应尽可能粘贴在较为平坦的表面以提高识别率；标志点的数量应使三维扫描仪在任意位置和角度都可以获取到至少4个标志点，一般是保证标志点的间距在5～8cm之间。

使用该辅助装置的优势在于：(1)对此复杂外形汽车零件被测物3进行三维扫描测量时，辅助装置将被测物3稳定支撑并使其具有最佳的测量角度；(2)辅助装置的支撑座1具有圆滑过渡的外表面并贴近被测物3底部，三维扫描仪可以在空间360°的方向扫描零件被测物3各个部分；(3)支撑座1粘贴标志点1b，减少零件被测物3表面粘贴标志点3a数目，提高了测量速度；(4)减少标志点3a对被测量件局部轮廓的遮挡，提高测量速度和精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。