一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于三維掃描領(lǐng)域，涉及一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，特別是應(yīng)用于數(shù)字格雷碼光柵和相位光柵投影的三維掃描及測量技術(shù)中。它為手持式三維掃描儀和在線三維視覺系統(tǒng)提供了高速解決方案。
【背景技術(shù)】
[0002]三維掃描技術(shù)是運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)、電子、計(jì)算機(jī)圖像處理等技術(shù)，非接觸的獲取被測物體外部形貌的方法和技術(shù)。在工業(yè)檢測、逆向工程、生物醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)、文物保護(hù)、人體測量等眾多領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用。
[0003]近年來，隨著數(shù)字投影技術(shù)以及圖像傳感技術(shù)的發(fā)展，眾多三維測量系統(tǒng)開始使用數(shù)字化設(shè)備，這種設(shè)備可以方便的使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和處理，獲得的三維數(shù)據(jù)量大且精度高，但由于數(shù)字光柵投射和圖像數(shù)據(jù)獲取沒有有效的同步機(jī)制，現(xiàn)有的三維掃描儀也存在掃描速度相對較慢的缺點(diǎn)，每次三維數(shù)據(jù)獲取需要不小于5秒鐘，效率低下。
[0004]隨著機(jī)器人、機(jī)聯(lián)網(wǎng)、在線檢測等技術(shù)的發(fā)展，以及市場對手持式三維掃描儀的需求越來越大，原有三維掃描儀的掃描效率成為了三維掃描技術(shù)進(jìn)一步推廣使用的瓶頸。市場迫切需要一種能夠在短時間內(nèi)完成掃描過程的高速三維掃描儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，它建立了數(shù)字光柵投射和圖像獲取的同步機(jī)制，可將一次三維數(shù)據(jù)的獲取時間減小至0.3秒以內(nèi)，為手持式三維掃描儀和工業(yè)在線檢測等應(yīng)用提供了硬件平臺。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型公開的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，它由信號傳輸模塊(I)、時序控制模塊(2)、結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)、微顯示器(4)、投影鏡頭(5)、成像鏡頭
(6)、圖像傳感器(7)、圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)組成；信號傳輸模塊(I)和上位機(jī)進(jìn)行通信，當(dāng)接收到上位機(jī)發(fā)出的采集命令后，控制時序控制模塊(2)同時啟動控制結(jié)構(gòu)光生成模塊
(3)和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)進(jìn)行掃描，結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光信號發(fā)送至微顯示器(4)上以后，由投影鏡頭(5)將圖像投射到被測物體上；同時，成像鏡頭(6)將被測物體調(diào)制過的結(jié)構(gòu)光圖像成像在圖像傳感器(7)的感光面上，所獲取的圖像由圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)進(jìn)行采集；最終由信號傳輸模塊(I)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)；信號傳輸模塊(I)采用USB總線與上位機(jī)通信；時序控制模塊(2 )分別采集結(jié)構(gòu)光生成模塊(3 )和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)的同步信號并進(jìn)行反饋，最終達(dá)到圖像投射和采集的完全同步；時序控制模塊(2)由FPGA來實(shí)現(xiàn)；投影鏡頭(5)和成像鏡頭(6)的光軸呈一定夾角；微顯示器(4)既可以是微反射鏡陣列DMD，也可以是硅基液晶LCoS ;圖像傳感器(7)既可以是CXD圖像傳感器，也可以是CMOS圖像傳感器。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
[0009]圖1所示，本實(shí)用新型一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，它由信號傳輸模塊(I )、時序控制模塊(2)、結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)、微顯示器(4)、投影鏡頭(5)、成像鏡頭(6)、圖像傳感器
(7)、圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)組成；信號傳輸模塊(I)和上位機(jī)進(jìn)行通信，當(dāng)接收到上位機(jī)發(fā)出的采集命令后，控制時序控制模塊(2 )同時啟動控制結(jié)構(gòu)光生成模塊(3 )和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)進(jìn)行掃描，結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光信號發(fā)送至微顯示器(4)上以后，由投影鏡頭(5)將圖像投射到被測物體上；同時，成像鏡頭(6)將被測物體調(diào)制過的結(jié)構(gòu)光圖像成像在圖像傳感器(7)的感光面上，所獲取的圖像由圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)進(jìn)行采集；最終由信號傳輸模塊(I)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)；信號傳輸模塊(I)采用USB總線與上位機(jī)通信；時序控制模塊(2)分別采集結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)的同步信號并進(jìn)行反饋，最終達(dá)到圖像投射和采集的完全同步；時序控制模塊(2)由FPGA來實(shí)現(xiàn)；投影鏡頭(5)和成像鏡頭(6)的光軸呈一定角度的夾角；微顯示器(4)既可以是微反射鏡陣列DMD，也可以是硅基液晶LCoS ;圖像傳感器(7)既可以是CXD圖像傳感器，也可以是CMOS圖像傳感器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:包括信號傳輸模塊(1)、時序控制模塊(2)、結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)、微顯示器(4)、投影鏡頭(5)、成像鏡頭(6)、圖像傳感器(7)、圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8);信號傳輸模塊(I)和上位機(jī)進(jìn)行通信，當(dāng)接收到上位機(jī)發(fā)出的采集命令后，控制時序控制模塊(2 )同時啟動控制結(jié)構(gòu)光生成模塊(3 )和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8 )進(jìn)行掃描，結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光信號發(fā)送至微顯示器(4)上以后，由投影鏡頭(5)將圖像投射到被測物體上；同時，成像鏡頭(6)將被測物體調(diào)制過的結(jié)構(gòu)光圖像成像在圖像傳感器(7)的感光面上，所獲取的圖像由圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)進(jìn)行采集；最終由信號傳輸模塊(I)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:信號傳輸模塊(I)采用USB總線與上位機(jī)通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:時序控制模塊(2)分別采集結(jié)構(gòu)光生成模塊(3)和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊(8)的同步信號并進(jìn)行反饋，最終達(dá)到圖像投射和采集的完全同步。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:時序控制模塊(2)由FPGA來實(shí)現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:投影鏡頭(5)和成像鏡頭(6)的光軸呈一定夾角。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:微顯示器(4)既可以是微反射鏡陣列DMD，也可以是硅基液晶LCoS。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，其特征在于:圖像傳感器(7)既可以是CXD圖像傳感器，也可以是CMOS圖像傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單目高速結(jié)構(gòu)光掃描儀，它由信號傳輸模塊、時序控制模塊、結(jié)構(gòu)光生成模塊、微顯示器、投影鏡頭、成像鏡頭、圖像傳感器、圖像數(shù)據(jù)獲取模塊組成。信號傳輸模塊和上位機(jī)進(jìn)行通信，當(dāng)接收到上位機(jī)發(fā)出的采集命令后，控制時序控制模塊同時啟動控制結(jié)構(gòu)光生成模塊和圖像數(shù)據(jù)獲取模塊進(jìn)行掃描，結(jié)構(gòu)光生成模塊產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光信號發(fā)送至微顯示器上以后，由投影鏡頭將圖像投射到被測物體上。同時，成像鏡頭將被測物體調(diào)制過的結(jié)構(gòu)光圖像成像在圖像傳感器的感光面上，所獲取的圖像由圖像數(shù)據(jù)獲取模塊進(jìn)行采集。由時序控制模塊控制結(jié)構(gòu)光投影與圖像數(shù)據(jù)獲取的同步，可廣泛應(yīng)用于手持式三維掃描或工業(yè)在線檢測當(dāng)中。
【IPC分類】G01B11/25
【公開號】CN204902789
【申請?zhí)枴緾N201520633526
【發(fā)明人】徐進(jìn), 周峰, 賴仁球, 姚杰, 彭蔡明
【申請人】杭州騰聚科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月21日