一种用于扫描仪的校准球板及精度检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及扫描仪校准领域，具体涉及一种用于扫描仪的校准球板及精度检测装置。


背景技术：

2.扫描仪在扫描前一般需要使用校准球板先进行校准，目前现有技术中常使用的校准球板的基质板上的球规大多比较单一，导致只能校准球板只能适用于一定量程的扫描仪，没有通用性，且基质板重量比较大，不便于运输业和使用，配套使用的球体一般为钢球，维护保养不方便，容易出现划伤、生锈现象，影响精度，此外球板和球体采用直接胶粘，防冲击能力弱，球易掉落。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于扫描仪的校准球板及精度检测装置，在增加测距量程的基础上保证球板与定位球之间稳定连接，同时还能进一步提高便携度。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.第一方面，本实用新型提供了一种用于扫描仪的校准球板，包括：
6.基板，基板设置有定位孔，基板以定位孔为中心镜面对称分布有凹槽结构；
7.多个标定球，多个标定球的直径大小与凹槽组相适配且标定球通过连接件与对应凹槽结构形成可拆卸连接。
8.在本技术一种可选的实施方式中，基板包括顶面，顶面成型有多个凹沿，凹沿内加工有连接件从而形成凹槽结构。
9.在本技术一种可选的实施方式中，多个凹槽结构以定位孔为中心分别形成对称分布的第一凹槽结构组、第二凹槽结构组以及第三凹槽组结构，其中，第一凹槽组结构中各个凹沿的中心点形成的第一连线平行于第二凹槽组结构中各个凹沿的中心点形成的第二连线。
10.在本技术一种可选的实施方式中，第三凹槽组的相互对称的凹沿之间具有对称轴，对称轴同时垂直于第一连线与第二连线。
11.在本技术一种可选的实施方式中，标定球为具有亚光表面的陶瓷球，亚光表面上设置有用于与连接件形成粘合的粘合部。
12.在本技术一种可选的实施方式中,连接件为结构胶纸，结构胶纸包括：
13.粘贴层，用于与标定球的表面进行粘贴；以及
14.基质层，基质层的一个表面粘贴于粘贴层上，基质层的另一个表面覆盖于凹沿的表面。
15.在本技术一种可选的实施方式中,基质层与凹沿的接触表面面积至少大于粘贴层的面积。
16.在本技术一种可选的实施方式中,基质层与凹沿之间还设置有减震缓冲垫。
17.在本技术一种可选的实施方式中，基板的顶面设置有防滑涂层。
18.第二方面，本实用新型提供了一种用于扫描仪的精度检测装置，包括如上的用于扫描仪的校准球板。
19.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.本实用新型提供的一种用于扫描仪的校准球板通过在基板上以定位孔为中心镜面对称分布有凹槽结构，使球规的排列变得多样，从而校准球板可以适用于更多量程的扫描仪，提高了现有基板的通用性；通过设置多个标定球，在此基础上多个标定球的直径大小与所述凹槽组相适配且标定球通过连接件与对应凹槽结构形成可拆卸连接，提高了校准球板标定球之间的稳定连接，提高了整体防冲击能力，有效减小了校准球板使用时标定球发生掉落的可能性，采用碳纤维材质的基板配合哑光材质的标定球，在方便运输和使用的同时有效避免球体划伤、生锈。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
22.图1为本实用新型提供的用于扫描仪的校准球板的整体示意图；
23.图2为本实用新型提供的用于扫描仪的校准球板的俯视图；
24.图3为本实用新型提供的用于扫描仪的校准球板的凹槽结构局部图。
25.附图中标记及对应的零部件名称：
26.1-基板；2-标定球；3-连接件；4-凹槽结构；5-凹沿；4a-第一凹槽组；4b-第二凹槽组；4c-第三凹槽组；6-定位孔。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，接或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例1：本实施例提供了一种用于扫描仪的校准球板，如图1和图2所示，包括：基板1，所述基板1设置有定位孔6，所述基板1以所述定位孔6为中心镜面对称分布有凹槽结构4；多个标定球2，多个所述标定球2的直径大小与所述凹槽组相适配且标定球2通过连接件3与对应凹槽结构4形成可拆卸连接。
32.本实施例中，基板1的材质为碳纤维材质，碳纤维具有较小的热膨胀系数，在温度变化的影响下使用这种材料的所述基板1的变形小，使测量结果更稳定，进一步的，本实用新型中的凹槽结构4可根据具体需要位置设置在基板1上，其设置的点位需要保证扫描仪在激光扫描、结构光扫描时能够获得高质量的3d点云，由此本实施例的基板1以及标定球2除了能作为各类3d光学扫描仪之外，还可用于各类三维形貌测量系统测量精度校准的标准器。本实施例中，所述基板1为轴对称结构，所述基板1的中心设有用于固定扫描仪三角架的定位孔6，所述定位孔6为螺纹孔。较佳地，所述定位孔6为g3/8的螺纹孔。设置所述定位孔6的目的在于将所述扫描仪校准装置固定在三脚架上进行测量。由于螺纹连接可以旋转，所以采用螺纹连接可以保证所述扫描仪校准装置进行360
°
旋转，保证测量精度。
33.在本技术一种可选的实施方式中，如图3所示，所述基板1包括顶面，所述顶面成型有多个凹沿5，所述凹沿5内加工有连接件3从而形成所述凹槽结构4。
34.其中，本实施例所使用的连接件3为结构胶纸，所述结构胶纸所使用的粘黏材料包括但不限于：高性能硅酮结构胶、中性透明硅酮结构胶、丙烯酸酯类树脂或聚氨酯等，不做进一步限定，现有技术中一般使用普通双面胶对标定球2进行固定，由于普通双面胶粘性不大，受到外部冲击时防冲击能力弱，球易掉，本实施例使用的结构胶纸代替了普通双面胶，从而提升标定球2与基板1之间的稳定连接。
35.在本技术一种可选的实施方式中，多个所述凹槽结构4以所述定位孔6为中心分别形成对称分布的第一凹槽结构4组、第二凹槽结构4组以及第三凹槽组4c结构，其中，所述第一凹槽组4a结构中各个凹沿5的中心点形成的第一连线平行于所述第二凹槽组4b结构中各个凹沿5的中心点形成的第二连线。
36.通过在基板1上设置多组直径不同的凹槽结构4，由于不同直径的标定球2对应不同量程的扫描仪，所以在进行不同量程的扫描仪校准时，只需将扫描仪对应校准装置上不同直径的标定球2测量即可，大大增加了扫描仪量程的应用范围。本实用新型结构简单，使用效果好，易于推广使用。本实施例中，如图2所示，所述基板1为轴对称结构，各组凹沿5中心点的连线共线从而保证放置于对应凹槽结构4上的所述标定球2的中心连线相互平行，且各组所述凹槽结构4均关于所述基板1板的对称轴对称排布，从而保证标定球2沿所述基板1的对称轴依次排布。
37.在本技术一种可选的实施方式中，所述第三凹槽组4c的相互对称的凹沿5之间具有对称轴，所述对称轴同时垂直于所述第一连线与第二连线，其目的在于，当标定球2在所述基板1的对称轴的每一侧时，各组凹槽结构4上的所述标定球2的标定球2本体关于与所述对称轴相垂直的轴线交错排布。现有技术中的标定球2凹槽结构4一般采用平行排布，而本实用新型在平行排布的基础上还增加了第三凹槽结构4组，所述第三凹槽结构4组通过倾斜的排列方式进一步增加了基板1上球规排列的多样性，从而使得本实用新型的校准球板能适用于更多量程的扫描仪。
38.在本技术一种可选的实施方式中，所述标定球2为具有亚光表面的陶瓷球，所述亚
光表面上设置有用于与所述连接件3形成粘合的粘合部。
39.其中优选的是，亚光球由陶瓷制成，显然，也可以通过其他材料制成，或对表面进行亚光处理后得到具有亚光漫反射表面。这样，当扫描仪将照明光(激光或结构光)投射到标定球2的表面时，可避免由于表面反光率过高产生过曝或由于表面反光率过低引起的对比度下降问题，保证扫描仪可获得高对比度的测量图像；同时标定球2的表面经过精加工处理，其球形状误差非常小，从而保证获得高质量的球面3d点云数据且无噪声点影响，在此基础上，在亚光表面上设置用于形成粘合的粘合部，本实施例中，用喷砂或蒙砂的方法在亚光表面的粘合部再次进行亚光面处理，从而减少粘合部的光滑度从而增大摩擦，从而使标定球2的粘合部形成更加稳定的连接。
40.进一步的，本实施例中，所述标定球2本体的直径为1-100毫米，所述标定球2本体的圆度为0.5-5μm。在实际制作过程中，在所述基板1上设置的所述标定球2的直径可以根据实际需要设置不同直径的所述标定球2，不过一定要保证所述标定球2的圆度，所述标定球2的圆度按照vdi/vde2634-2以及vdi/vde 2634-3标准制作。
41.在本技术一种可选的实施方式中,所述连接件3为结构胶纸，所述结构胶纸包括：粘贴层，用于与所述标定球2的表面进行粘贴；以及基质层，所述基质层的一个表面粘贴于所述粘贴层上，所述基质层的另一个表面覆盖于凹沿5的表面。
42.在本技术一种可选的实施方式中,所述基质层与凹沿5的接触表面面积至少大于所述粘贴层的面积，从而保证结构胶纸整体能稳定固定于凹槽结构4的凹沿5中。
43.在本技术一种可选的实施方式中,所述基质层与凹沿5之间还设置有减震缓冲垫，通过减震缓冲垫的设置，有效避免了因为外力震动而导致连接件3脱落的风险。
44.在本技术一种可选的实施方式中，所述基板1的顶面设置有防滑涂层，从而防止标定球2被划伤。
45.实施例2：本实施例提供了一种用于扫描仪的精度检测装置，包括如上所述的用于扫描仪的校准球板。其中，精度检测装置本体至少应当包括但不限于电机以及3d扫描仪主体，在实际操作过程中，该电机的输出端穿过基板1上的定位孔6从而与基板固定连接，基板1的顶部设置有多组直径不同的标定球2，通过电机的输出端带动校准球板上的多组标定球2转动，从而使3d扫描仪主体对标定球进行全方位扫描，因为基板1上设置有多个球距，从而使得校准装置的校准更加精确。除上述以外，精度检测装置本体还应包括如底座、3d扫描仪支撑臂、电动机的电动伸缩杆等部分，上述部分为本领域技术人员常见的精度检测装置或校准装置中的具体部分，其功能与用途均为本领域公知，这里不再赘述。
46.下面，对本实用新型中的亚光球板的应用原理进行详细说明。
47.利用本实用新型实施例1提供的校准球板，可同时对扫描仪(激光扫描或结构光扫描)的长度尺寸测量误差、形状测量误差、空间位置测量误差同时进行校准(或评判)，其中，本实实施例使用的扫描仪为3d扫描仪。
48.首先，将校准球板放置于3d扫描仪测量视场范围内，使用3d扫描仪对校准球板上的标定球2进行扫描，得到校准球板球板上每一个标定球2的球冠的3d点云数据，然后即可分别进行如下处理：
49.(1)长度尺寸测量误差校准：利用3d扫描仪的数据处理软件(或第三方3d数据处理软件)将得到的3d点云进行最小二乘球面拟合，计算出标定球2的球心坐标及各标定球2的
球心之间的距离，与校准球板的球心距校准值(标准值)进行比较，得到3d扫描仪长度尺寸测量误差值。
50.(2)形状测量误差校准：利用3d扫描仪的数据处理软件(或第三方3d数据处理软件)将得到的3d点云进行最小二乘球面拟合，计算出各个标定球2的球冠3d数据点的球形状误差，与校准球板的各标定球2的形状误差的校准值(标准值)进行比较，得到3d扫描仪形状测量误差值。
51.(3)空间位置测量误差：利用3d扫描仪的数据处理软件(或第三方3d数据处理软件)将得到的3d点云进行最小二乘球面拟合，计算出各标定球2的球心空间坐标，并与校准球板的球心坐标的校准值(标准值)进行比较，可得到3d扫描仪空间位置测量误差值。由于所实用新型的校准球板是由一组3维空间分布的标定球2，因此可实现对3d扫描仪测量范围内空间位置测量误差的分布情况进行校准(或评判)。
52.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。