專利名稱：一種三維激光掃描儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，特別是一種利用激光測量物體獲取三維信息的三維激光掃描儀。
利用信息傳感器獲取被測物體的立體信息是圖像分析和三維計算機視覺的重要研究方向，在醫(yī)學、工業(yè)、軍事工程、數字電影制作等領域中有重要和廣泛的實用意義，具有十分廣闊的應用前景。傳統的基于主動三角原理的距離圖像獲取系統只需要一個激光發(fā)生器和一個CCD攝像機，在使用中會出現盲區(qū)問題。國內也見到過關于三維圖像掃描裝置的報道，一般均是將被測物體放置在一可旋轉的平臺上，或是將激光探測裝置安裝于一沿導軌移動的小車上，在實際應用中受到一定限制。
本實用新型的目的是提供一種利用激光主動三角原理獲取被測物三維數據的三維激光掃描儀，解決了傳統主動三角方法所固有的盲區(qū)問題，性能穩(wěn)定，精度高，操作方便。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的三維激光掃描儀由座架、可調立柱、步進電機、懸臂、激光發(fā)生器、攝像機等組成，可調立柱裝設在座架上，可調立柱的上方為懸臂，懸臂上固定一轉軸，懸臂通過該轉軸與可調立柱連接，一可驅動轉軸旋轉的步進電機裝設在懸臂上；懸臂的頂端裝有一橫桿，橫桿的兩端分別固定裝設一攝像機，橫桿的中部固定裝設一激光發(fā)生器；座架上裝設一手柄，手柄的前端連接一調節(jié)裝置，該調節(jié)裝置又與可調立柱連接。
在本實用新型三維激光掃描儀的技術方案中，包括一支撐懸臂的可調立柱，其高度可手動調節(jié)；懸臂通過步進電機的驅動，可繞座架的軸心旋轉；在懸臂的頂端，激光發(fā)生器的兩側分別設置一攝像機；使用時，當由于物體的遮擋，某一攝像機不能檢測到完整的激光條時，可利用另一攝像機的激光條加以補償；被測物在測量場景中可固定不動，通過懸臂的旋轉，帶動整個光學裝置獲取被測物的三維數據。
將本三維激光掃描儀與兩塊電路卡及計算機組成三維圖像采集與重建系統，一塊電路卡是電機驅動卡，它能控制步進電機的旋轉，提供自動找零位、自動歸零位、控制攝像機、激光發(fā)生器等功能，并提供掃描命令；另一塊電路卡為圖像采集卡。計算機通過插槽中的兩塊電路卡來控制獲取三維數據的整個過程。將本三維激光掃描儀所采集的信息輸入到計算機中，經處理后即可獲得高質量的三維圖像。本系統在醫(yī)學方面，為計算機輔助手術提供了一個高精度、可視化、可操作的三維平臺，在其他領域，如數字博物館、三維場景建模與顯示、工業(yè)自動化等高科技領域中都有很強的應用開發(fā)潛力。
本實用新型測量精度高，性能穩(wěn)定，可靠性好，采用兩個攝像機消除了測量盲區(qū)，操作方便，制造成本低，有很高的實用價值。
以下結合附圖和實施例對本實用新型加以說明。


圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
圖2是本實用新型實施例中調節(jié)裝置的結構示意圖。
圖3是本實用新型實施例中定位架的結構示意圖。
如
圖1所示，三維激光掃描儀的座架5底部裝有萬向輪，可調立柱4裝設在座架上，可調立柱的上方支撐一懸臂10，懸臂通過轉軸9與可調立柱4連接，一步進電機8裝設在懸臂上，步進電機根據計算機的指令運轉，并帶動懸臂10旋轉；懸臂的頂端裝有一橫桿15，橫桿的兩端分別固定裝設一攝像機16，橫桿的中部固定裝設一激光發(fā)生器14；懸臂上裝有照明燈11；座架上裝設一手柄7，手柄與一調節(jié)裝置連接，該調節(jié)裝置的底端與可調立柱4連接。
如圖2所示，本實施例的調節(jié)裝置是在手柄7的前端連接一螺栓17，該螺栓是由兩根反向絲扣的螺栓焊接而成，螺栓的兩端各套裝一調節(jié)螺母18，一相互連接的X形伸縮桿19的上兩端分別固定于兩調節(jié)螺母，伸縮桿19的下端呈V型，V型底端20固定于可調立柱4上。搖動手柄7時，兩調節(jié)螺母18隨螺栓17的旋轉而相向或反向移動，伸縮桿19的上兩端的距離也隨之改變，由于多個相互連接的X形伸縮桿的各交叉點均為活動連接，整個伸縮桿的長短即隨之變化，又由于伸縮桿的下端20與可調立柱4固定連接，因此，可調立柱的高度即可通過手柄控制。
本實施例的可調立柱4為中空，其外壁設一接點3，該接點固定連接一繩索2，該繩索通過座架頂端的滑輪1穿入可調立柱，繩索的另一端連接一懸重錘6(見
圖1)。懸重錘在本裝置中起穩(wěn)定作用。
在可調立柱的上端裝設一定標架13。當系統初次運行時，或攝像機或激光器的位置發(fā)生變動后，需要對整個系統進行定標，以確定激光坐標與建立的圖像坐標系間的轉換參數。定標后即可取下定標架。
在可調立柱上還可裝設一可固定被測物位置的定位架12，其結構可如圖3所示。如對人的頭部進行激光檢測時，人坐在場景中不動，定位架將頭顱固定，通過懸臂的旋轉，帶動整個光學裝置來獲取所需要的三維數據。
本裝置的兩個攝像機16為光電耦合(charge coupleddevice CCD)攝像機。
本實用新型三維激光掃描儀在使用過程中，可根據現場情況調整攝像機的位置、焦距和光圈，調整激光發(fā)生器的投射方向，調整可調立柱的高度。
權利要求1.一種三維激光掃描儀，由座架(5)、可調立柱(4)、步進電機(8)、懸臂(10)、激光發(fā)生器(14)、攝像機(16)等組成，其特征在于可調立柱(4)裝設在座架(5)上，可調立柱的上方為懸臂(10)，懸臂上固定一轉軸(9)，懸臂通過該轉軸與可調立柱連接，一可驅動轉軸(9)旋轉的步進電機(8)裝設在懸臂(10)上；懸臂的頂端裝有一橫桿(15)，橫桿的兩端分別固定裝設一攝像機(16)，橫桿的中部固定裝設一激光發(fā)生器(14)；懸臂上裝有照明燈(11)；座架(5)上裝設一手柄(7)，手柄的前端連接一調節(jié)裝置，該調節(jié)裝置又與可調立柱(4)連接。
2.如權利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于所述的調節(jié)裝置是在手柄(7)的前端連接一螺栓(17)，該螺栓是由兩根反向絲扣的螺栓焊接而成，螺栓的兩端各套裝一調節(jié)螺母(18)，一相互連接的X形伸縮桿(19)的上兩端分別固定于兩調節(jié)螺母(18)，伸縮桿的下端呈V型，V型底端(20)固定于可調立柱(4)上。
3.如權利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于可調立柱(4)為中空，其外壁設一接點(3)，該接點固定連接一繩索(2)，該繩索通過座架頂端的滑輪(1)穿入可調立柱(4)，繩索的另一端連接一懸重錘(6)。
4.如權利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于在可調立柱的上端裝設一定標架(13)。
5.如權利要求1所述的三維激光掃描儀，其特征在于在可調立柱上裝設一可固定被測物位置的定位架(12)。
專利摘要本實用新型涉及一種利用激光測量物體獲取三維信息的三維激光掃描儀,由座架、可調立柱、步進電機、懸臂、激光發(fā)生器、攝像機等組成,可調立柱的上方為懸臂,懸臂通過轉軸與可調立柱連接,其高度可手動調節(jié);懸臂通過步進電機的驅動,可繞座架的軸心旋轉;在懸臂的頂端,激光發(fā)生器的兩側分別設置一攝像機。本實用新型測量精度高,性能穩(wěn)定,可靠性好,采用兩個攝像機消除了測量盲區(qū),操作方便,制造成本低,有很高的實用價值。
文檔編號G02B27/22GK2462415SQ0020534
公開日2001年11月28日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權日2000年3月14日
發(fā)明者呂培軍, 王勇 申請人:北京大學口腔醫(yī)學院