一种三维扫描仪的控制系统的制作方法

本发明属于扫描仪设备技术领域，具体涉及一种三维扫描仪的控制系统。

背景技术：

三维扫描技术是近几年发展起来的一项新兴技术，可以全天候、快速、 直接、高精度地采集大范围区域的三维信息，并建立三维数字化的测量物体模型，在逆向工程、文物保护、船舶测量、机械制造加工等领域有着广泛应用前景，该技术是一项涉及光学、电学、机械、控制、图像处理以及点云数据处理程序的综合性技术，是对多种测量技术的综合体现，对此，开发一种操作简单、成本低廉、且无需高性能主控计算机的三维扫描仪的控制系统具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种操作简单、成本低廉、且无需高性能主控计算机的三维扫描仪的控制系统。

本发明的目的是这样实现的：一种三维扫描仪的控制系统，它包括主控计算机，所述的主控计算机通过数据线连接有处理器，所述的处理器的输入端通过信号线分别连接有USB接口、SD卡接口，处理器的输出端通过信号线分别连接有扫描控制模块和驱动器控制模块，所述的扫描控制模块的输出端连接有图像数据采集模块，所述的图像数据采集模块的输出端连接有三维点云数据获取模块，所述的三维点云数据获取模块的输出端连接有三维点云配准与融合表面模型重建模块，所述的三维点云配准与融合表面重建模块的输出端连接有数据转换模块，所述的数据转换模块的输出端与处理器连接，所述的驱动控制模块的输出端分别连接有驱动器A、驱动器B和驱动器C，所述的驱动器A的输出端连接有C型臂电动机，所述的C型臂电动机连接有编码器A，所述的编码器A的输出端与处理器连接，所述的驱动器B的输出端连接有转台升降电动机，所述的转台升降电动机连接有编码器B，所述的编码器B的输出端与处理器连接，所述的驱动器C的输出端连接有转台旋转电动机，所述的转台旋转电动机连接有编码器C，所述的编码器C的输出端与处理器连接。

所述的控制器为基于ARM的嵌入式处理器。

所述的图像数据采集模块设置有Kinect传感器。

所述的三维点云数据获取模块采用体素栅格降采样法简化点云数目。

所述的三维点云配准与融合表面模型重建模块是从最后一帧三维点云开始，利用改进的点云配准算法依次配准相邻视角下的三维点云，得到相邻视角之间的转换矩阵，再利用转换矩阵将所有三维点云数据变换到第一帧三维点云数据所在的坐标系下完成数据的配准和融合，并利用贪婪投影三角网格化算法重建出三维物体的表面模型。

本发明的有益效果：本发明采用Kinect传感器在多个不同的视场角之下采集目标物的深度信息，根据相关的坐标系统之间的变换关系将这些深度信息转化为包含X, Y, Z坐标值信息的三维点云数据将其作为数据采集，从而获取目标物的多视角深度数据，并转化为三维点云，在此基础上配准和融合不同视角的点云数据得到目标物的全局三维模型，本发明具有操作简单、成本低廉、且无需高性能主控计算机的优点。

附图说明

图1为本发明一种三维扫描仪的控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种三维扫描仪的控制系统，它包括主控计算机，所述的主控计算机通过数据线连接有处理器，所述的处理器的输入端通过信号线分别连接有USB接口、SD卡接口，处理器的输出端通过信号线分别连接有扫描控制模块和驱动器控制模块，所述的扫描控制模块的输出端连接有图像数据采集模块，所述的图像数据采集模块的输出端连接有三维点云数据获取模块，所述的三维点云数据获取模块的输出端连接有三维点云配准与融合表面模型重建模块，所述的三维点云配准与融合表面重建模块的输出端连接有数据转换模块，所述的数据转换模块的输出端与处理器连接，所述的驱动控制模块的输出端分别连接有驱动器A、驱动器B和驱动器C，所述的驱动器A的输出端连接有C型臂电动机，所述的C型臂电动机连接有编码器A，所述的编码器A的输出端与处理器连接，所述的驱动器B的输出端连接有转台升降电动机，所述的转台升降电动机连接有编码器B，所述的编码器B的输出端与处理器连接，所述的驱动器C的输出端连接有转台旋转电动机，所述的转台旋转电动机连接有编码器C，所述的编码器C的输出端与处理器连接。

本发明采用Kinect传感器在多个不同的视场角之下采集目标物的深度信息，根据相关的坐标系统之间的变换关系将这些深度信息转化为包含X, Y, Z坐标值信息的三维点云数据将其作为数据采集，从而获取目标物的多视角深度数据，并转化为三维点云，在此基础上配准和融合不同视角的点云数据得到目标物的全局三维模型，本发明具有操作简单、成本低廉、且无需高性能主控计算机的优点。

实施例2

如图1所示，一种三维扫描仪的控制系统，它包括主控计算机，所述的主控计算机通过数据线连接有处理器，所述的处理器的输入端通过信号线分别连接有USB接口、SD卡接口，处理器的输出端通过信号线分别连接有扫描控制模块和驱动器控制模块，所述的扫描控制模块的输出端连接有图像数据采集模块，所述的图像数据采集模块的输出端连接有三维点云数据获取模块，所述的三维点云数据获取模块的输出端连接有三维点云配准与融合表面模型重建模块，所述的三维点云配准与融合表面重建模块的输出端连接有数据转换模块，所述的数据转换模块的输出端与处理器连接，所述的驱动控制模块的输出端分别连接有驱动器A、驱动器B和驱动器C，所述的驱动器A的输出端连接有C型臂电动机，所述的C型臂电动机连接有编码器A，所述的编码器A的输出端与处理器连接，所述的驱动器B的输出端连接有转台升降电动机，所述的转台升降电动机连接有编码器B，所述的编码器B的输出端与处理器连接，所述的驱动器C的输出端连接有转台旋转电动机，所述的转台旋转电动机连接有编码器C，所述的编码器C的输出端与处理器连接，所述的控制器为基于ARM的嵌入式处理器，所述的图像数据采集模块设置有Kinect传感器，所述的三维点云数据获取模块采用体素栅格降采样法简化点云数目，所述的三维点云配准与融合表面模型重建模块是从最后一帧三维点云开始，利用改进的点云配准算法依次配准相邻视角下的三维点云，得到相邻视角之间的转换矩阵，再利用转换矩阵将所有三维点云数据变换到第一帧三维点云数据所在的坐标系下完成数据的配准和融合，并利用贪婪投影三角网格化算法重建出三维物体的表面模型。

本发明采用Kinect传感器在多个不同的视场角之下采集目标物的深度信息，根据相关的坐标系统之间的变换关系将这些深度信息转化为包含X, Y, Z坐标值信息的三维点云数据将其作为数据采集，从而获取目标物的多视角深度数据，并转化为三维点云，在此基础上配准和融合不同视角的点云数据得到目标物的全局三维模型，本发明具有操作简单、成本低廉、且无需高性能主控计算机的优点。