扫描仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种扫描仪。
【背景技术】
[0002]现有的3D扫描仪，图像采集器采集的影像数据都直接发送至3D扫描仪的主控模块。在影像数据的传输过程中，经常由于传输带宽不够，或者受到图像采集器与主控模块之间的连接接口限制，使得影像数据丢失，严重影响到3D扫描仪的成像精度，不利于用户准确的得到被扫描物体的外形参数。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种可缓存影像数据的扫描仪。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供一种扫描仪，所述扫描仪包括主控模块、投影仪、图像采集器，以及缓存器；
[0005]所述投影仪、缓存器，以及图像采集器都与所述主控模块电连接；
[0006]所述缓存器与所述图像采集器电连接；
[0007]所述投影仪接收所述主控模块所发送的图像信息，并将所述图像信息投影到被扫描物体的表面；所述图像采集器对所述被扫描物体表面所反射的影像进行采集，并将采集的所述影像发送至缓存器，所述缓存器用于缓存所述影像，并将所述影像发送至所述主控丰旲块。
[0008]优选地，所述缓存器将接收到所述影像以恒定的速率发送至所述主控模块。
[0009]优选地，所述缓存器与所述主控模块通过以太有线局域网或USB接口连接。
[0010]优选地，所述缓存器与所述主控模块通过无线网络连接。
[0011]优选地，所述扫描仪还包括图像控制器，所述图像控制器用于控制所述投影仪的投影参数和图像采集器，所述图像控制器分别与所述主控模块、所述投影仪以及所述图像采集器电连接。
[0012]优选地，所述图像采集器包括采集反馈单元，所述采集反馈单元用于实时的反馈所述图像采集器的采集情况，所述采集反馈单元与所述图像控制器电连接。
[0013]优选地，所述缓存器包括缓存反馈单元，所述缓存反馈单元用于实时的反馈所述缓存器的缓存情况，所述缓存反馈单元与所述图像控制器电连接。
[0014]优选地，所述主控模块包括生成单元和拼接单元；所述生成单元用于将所述影像生成所述被扫描物体的外形结构；所述拼接单元用于将相邻的所述外形结构进行拼接；所述生成单元分别与所述拼接单元和所述缓存器电连接。
[0015]通过缓存器的设置，使得图像采集器所采集的影像数据不直接传送至主控模块，而是先缓存于缓存器中，使得采集器所采集的影像数据稳定的向主控模块输送，从而避免由于影像数据的数量大于带宽和/接口承载能力，而出现丢帧和数据流失等现象的发生；通过图像控制器、采集反馈单元和缓存反馈单元的设置，使得图像控制器对投影仪的控制与图像采集器和缓存器的工作能力相匹配，避免了由于图像采集器的采集能力和缓存器的缓存能力不足，而导致的丢帧和数据丢失现象的发生，有利于提高扫描仪的扫描效率和扫描准确度。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型扫描仪第一实施例的功能模块结构示意图；
[0017]图2为本实用新型扫描仪第二实施例的功能模块结构示意图；
[0018]图3为本实用新型扫描仪第三实施例的功能模块结构示意图；
[0019]图4为本实用新型图像控制器及扫描仪第四实施例的功能模块结构示意图；
[0020]图5为图3中主控模块的细化功能模块结构示意图。
[0021]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0022]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]该扫描仪I包括主控模块10、图像控制器20、投影仪30，以及图像采集器50。图像控制器20、投影仪30，以及图像采集器50均与主控模块10电连接。图像控制器20，用于接收主控模块10发送的图像控制信号，并根据图像控制信号控制投影仪30进行投影；图像控制信号包括待投影图像的类型、待投影图像的数量、投影待投影图像的时间间隔，以及投影的帧率；投影仪用于根据图像控制信号对被扫描物体进行投影；图像采集器50，用于对被扫描物体表面反射的影像进行采集，并将采集的影像发送回主控模块10 ;主控模块10，用于根据影像形成被扫描物体的外形。
[0024]以下的实施例中，图像控制信号以光栅图像控制信号为例，扫描仪I以3D扫描仪I为例。
[0025]图像控制器20应用于对输入投影仪30的图像控制信号进行执行处理。该图像控制器20包括FPGA(Field — Programmable Gate Array现场可编程门阵列)和DLP(DigitalLight Process1n数字光处理)单元。
[0026]其中，FPGA可对光栅图像控制信号进行图像处理和时钟处理，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。具体地，图像控制器根据图像控制信号，确定待投影图像的图像类型，控制光栅图像发送的帧率和发送的时间。通过FPGA的使用，使得发送光栅图像的帧率可控，发送的具体时间可控，有利于更合理的调配光栅图像控制信号的投影与图像采集器50之间协调工作；大幅的提高了发送光栅图像的帧率，所支持的理论帧率可达2K fps，即每秒所传输的光栅图像可达2K帧。
[0027]DLP (Digital Light Process1n数字光处理)将FPGA处理后的光栅图像控制信号发送至投影仪30。DLP单元对光栅图像进行数字光学处理，其中利用到关键的元件DMD(Digital Micromirror Device数字微镜元件)。DMD是在半导体芯片上布置一个由微镜片(精密、微型的反射镜)所组成的矩阵，每一个微镜片控制投影画面中的一个像素，本质上来说，微镜片的角度只有两种状态:“开”和“关”。微镜片在两种状态间切换的频率是可以变化的，这使得DMD反射出的光线呈现出黑(微镜片处于“关”状态)与白(微镜片处于“开”状态)之间的各种灰度。DLP单元在接收光栅图像控制信号后，将编辑好后的光栅图像控制信号经过数字光处理得到光栅图像控制信号，并且将光栅图像控制信号发送至投影仪30进行投影。
[0028]其中，图像控制器20与扫描仪I的主控模块10信号连接，连接的方式有多种，可以通过 URAT (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发传输器)来实现，也可以通过以太有线或无线局域网来实现，本实施例中，以URAT为优，此种传送方式使得主控模块10发送的图像控制信号可以稳定、可靠、高速的传输至图像控制器20。图像控制器20在接收到图像控制信号以后，根据图像控制信号所包含的内容，选择待投影图像的类型(光栅图像)、确定待投影图像的数量、投影待投影图像的时间间隔，以及投影的帧率，图像控制器20还根据所述确定的光栅图像和数量，对光栅图像进行投影时的排序。
[0029]投影仪30在接收到光栅图像控制信号后，根据光栅图像控制信号所包括的图像类型，确定存储在投影仪30内的光栅图像种类，根据设置的光栅图像的发送时间确定每次发送光栅图像的时间间隔，根据设置的光栅图像的发送帧率确定实际的发送帧率。
[0030]本实施例中，通过图像控制器20的作用，用户可根据实际需求对图像控制信号的内容，待投影图像的类型、光栅图像的发送帧率、待投影图像的数量，以及光栅图像的发送时间进行设置，使得用户可以得到根据需求编辑图像控制信号的内容、调整发送光栅图像的时间和帧率，有利于提高投影仪30投影到被扫描物体40表面的投影效率和投影精度，进而有利于提高3D扫描仪I的扫描效率和扫描质量，同时，由于扫描速度得到大幅的提升，使得3D扫描仪I可以扫描一定速度内的移动物体，提高了 3D扫描仪I的适应性。
[0031]下面介绍3D扫描仪I图像控制信号的投影过程和图像采集器50与主控模块10间的工作情况。
[0032]本实施例中，光栅图像以结构光栅为例，扫描仪I将结构光栅投影到被扫描物体40表面的局部，结构光栅被扫描物体40的表面以影像的形式反射至图像采集器50，图像采集器50将采集到影像发送回主控模块10。其中，对于被扫描物体40表面的同一位置，投影仪30投射六组结构光栅，图像采集器50可以得到对应的六组影像，主控模块10根据六组影像经过计算形成被扫描物体40被投影的表面。
[0033]在上述过程中，图像采集器50通过以太网或者USB3.0与主控模块10连接，图像采集器50采集的影像需要通过接口传输回主控模块10。图像采集器50和主控模块10之间的最大传输速度受二者之间连接接口限制。为了精确的得到被扫描物体40的外形，使得投影仪30投射到被扫描物体40的光栅信息较多，从而使得图像采集器50单位时间内需要采集的影像数据庞大，从而使得图像采集器50单位时间内传输给主控模块10的影像数据比较大。这就出现了需要通过的数据量大，而接口所允许的单位时间内的信息交互量有限，图像采集器50到主控模块10之间的传输路径带宽冗余不够的矛盾。
[0034]为了解决上述矛盾，在图像采集器50和主控模块10之间设置一缓存器60，该缓存器60用于缓存采集器发送至主控模块10的影像数据。缓存器60接收图像采集器50所发送的影像数据，然后将影像数据以某一恒定的速度发送至主控模块10。同时，将图像采集器50与图像控制器20电连接，使得图像控制器20和图像采集器50之间相互协调。具体地，图像采集器50与编辑器和控制电路21同时电连接，其中，缓存器60与主控模块10的连接优选为高带宽的以太网，使得编辑器在用户的操作下可对投影仪30的投影速率和投影时间进行调节，以使得投影速率与图像采集器50的采集效率相匹配，使得图像采集器50可以尽可能多的采集到被扫描物体40所述反射的影像数据。缓存器60和主控模块10可以通过以太有线局域网、USB3.0或者无线网络来实现连接。
[0035]图像采集器50，缓存器60以及主控模块10之间的传输关系具体为:图像采集器50实时的采集影像数据，并将影像数据实时的发送至缓存器60，缓存器60按照预设的速率将影像数据发送至主控模块10。为了更好的协调图像控制器20、采集器和