一種手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于手持式三維掃描技術領域，尤其涉及一種手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002]手持式激光三維掃描儀作為一種高科技的儀器，其主要用來偵測并分析現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境形狀與外觀數(shù)據(jù)，將儀器所獲得的數(shù)據(jù)進行三維重建計算，并創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型。其在工業(yè)設計、逆向工程、機器視覺、瑕疵檢測、刑事鑒定、數(shù)字文物及影視游戲制作等領域都可見其應用。
[0003]目前掃描儀大致可分為接觸式三維掃描儀和非接觸式三維掃描儀，接觸式三維掃描儀通過探針觸碰物體表面的方式計算深度，而非接觸式三維掃描儀則采用將額外的能量投射至被測物體表面，借由能量的反射來計算三維空間信息；手持式激光三維掃描儀作為非接觸式三維掃描儀的一種，其原理采用激光作為能量源投射到被測物體表面，通過攝像機識別體表面的激光點；由于在不同環(huán)境下標記點的反光效率不同，因此手持設備在實際使用的中都需要加入補光機制用以照亮標記點以保證最佳的檢測狀態(tài)，同時為了排除激光以外波段的光源對攝像機提取激光點的影響，需在攝像機鏡頭前加入濾光器件用以選取特定波段光，因此手持式激光三維掃描儀設備上都需在鏡頭處都會加裝一套鏡頭濾光和補光結(jié)構(gòu)。
[0004]目前，手持激光三維掃描儀的掃描原理是根據(jù)事先標定好互相之間位置的兩個及以上攝像和激光投影器來獲得被掃描物體表面輪廓點云。手持式激光三維掃描儀精度在移動使用過程中會存在比非移動使用的差，經(jīng)分析其主要原因是手持式激光三維掃描儀在工作過程中存在掃描儀外殼和內(nèi)部鏡頭組件之間因為內(nèi)部組件重力或外殼受力而發(fā)生偏移的現(xiàn)象，由于鏡頭濾光和補光組件安裝于掃描儀外殼上，導致鏡頭濾光和補光組件光軸與鏡頭的光軸由原始的共線狀態(tài)變成了相交成角度的狀態(tài)，這樣導致濾光片的中心波段偏移，導致投射到物體表面的激光和補光光源照射的標記點反光的有效波段被阻礙，反而其他波段的光線將會通過濾光片，干擾掃描。同時當工作過程中存在掃描儀外殼和內(nèi)部鏡頭組件發(fā)生偏移較大，而實際預留安裝空間較小時，鏡頭與掃描儀外殼就會發(fā)生機械干涉，導致相機位置的微小改變，從而導致相機的外參發(fā)生變化而影響掃描精度。正因上述問題，在一定程度上限制了手持式三維掃描儀在一些高精度要求場合的使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供一種精度較高、穩(wěn)定性較好的手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)，包括用以攝像機鏡頭前選取特定波段光的濾光器件和用以照亮標記點的高亮補光發(fā)生器，所述濾光器件位于攝像機鏡頭的前端并固定安裝在攝像機鏡頭上，所述高亮補光發(fā)生器固定安裝在攝像機鏡頭的外圈并環(huán)形分布于所述濾光器件的周邊；所述濾光器件與所述高亮補光發(fā)生器具有相同的光波段。
[0008]進一步，所述濾光和補光結(jié)構(gòu)還包括用以安裝濾光器件和高亮補光發(fā)生器的安裝座，所述安裝座包括用以與攝像機鏡頭前端固定連接的環(huán)形連接部和位于環(huán)形連接部前方的環(huán)形凹槽，所述濾光器件安裝在所述環(huán)形凹槽內(nèi)，所述高亮補光發(fā)生器位于所述安裝座的后方。
[0009]再進一步，所述濾光和補光結(jié)構(gòu)還包括鏡頭外罩，所述鏡頭外罩位于所述濾光器件的前方，所述鏡頭外罩上設有與所述濾光器件相對應的通孔，所述鏡頭外罩與掃描儀外殼通過軟連接結(jié)構(gòu)件軟連接。
[0010]再進一步，所述濾光器件為濾光片。
[0011]更進一步，所述高亮補光發(fā)生器為帶有高亮LED燈珠的環(huán)形鋁基板，所述高亮LED燈珠設有兩個以上，兩個以上的高亮LED燈珠沿攝像機鏡頭的外圈等角度均勻分布。
[0012]更進一步，所述安裝座與所述鏡頭外罩上均分布有與所述高亮LED燈珠相對應的通光孔。
[0013]更進一步，所述安裝座為T型法蘭結(jié)構(gòu)，所述T型法蘭結(jié)構(gòu)包括環(huán)形端面，所述環(huán)形端面內(nèi)設有所述環(huán)形凹槽，所述環(huán)形端面的后端設有所述環(huán)形連接部，所述環(huán)形端面與所述環(huán)形凹槽、所述環(huán)形連接部均為同軸設置，所述環(huán)形連接部設有與攝像機鏡頭上的內(nèi)螺紋相配合的外螺紋，所述環(huán)形端面的后端還設有用以固定所述高亮補光發(fā)生器的螺柱，所述螺柱位于所述攝像機鏡頭的外圈外。
[0014]本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:本實用新型采用將濾光器件和高亮補光發(fā)生器安裝于鏡頭前端的結(jié)構(gòu)，首先在使用掃描儀過程中鏡頭的有效視野得到了保證，不會隨著掃描儀外殼受到作用力而發(fā)生變化，其次保證了鏡頭濾光和補光組件光軸與鏡頭的光軸始終保持共線狀態(tài)，同時本實用新型中的結(jié)構(gòu)有效的防止了鏡頭與掃描儀外殼在實用過程中發(fā)生干涉；所述鏡頭濾光和補光結(jié)構(gòu)與掃描儀外殼采用軟連接結(jié)構(gòu)相連，改善了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中因外部應力作用導致鏡頭濾光和補光結(jié)構(gòu)發(fā)生形變的狀況；從而使手持式三維掃描儀在精度、穩(wěn)定性上得到極大的提升，使得手持式三維掃描儀可以在更多的領域得到應用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型的爆炸示意圖。
[0017]圖3是攝像機鏡頭有效視野范圍與遮擋物中通光孔徑大小及遮擋物離鏡頭間距的關系示意圖；其中(a)為遮擋物離攝像機鏡頭前端面的間距為dl的示意圖，(b)為遮擋物離攝像機鏡頭前端面的間距為d2的示意圖。
[0018]圖4是現(xiàn)有手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是現(xiàn)有手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)的爆炸圖。
[0020]圖6是現(xiàn)有鏡頭濾光和補光結(jié)構(gòu)在鏡頭與掃描儀外殼發(fā)生偏移時的光路不意圖。
[0021]圖7是本實用新型在鏡頭與掃描儀外殼發(fā)生偏移時的光路示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0023]參照圖1?圖7，一種手持激光三維掃描儀的濾光和補光結(jié)構(gòu)，包括用以攝像機鏡頭前選取特定波段光的濾光器件03和用以照亮標記點的高亮補光發(fā)生器05，所述濾光器件03位于攝像機鏡頭01的前端并固定安裝在攝像機鏡頭01上，所述高亮補光發(fā)生器05固定安裝在攝像機鏡頭01的外圈并環(huán)形分布于所述濾光器件03的周邊；所述濾光器件03與所述高亮補光發(fā)生器05具有相同的光波段。
[0024]進一步，所述濾光和補光結(jié)構(gòu)還包括用以安裝濾光器件03和高亮補光發(fā)生器05的安裝座02，所述安裝座02包括用以與攝像機鏡頭前端固定連接的環(huán)形連接部和位于環(huán)形連接部前方的環(huán)形凹槽，所述濾光器件03安裝在所述環(huán)形凹槽內(nèi)，所述高亮補光發(fā)生器05位于所述安裝座02的后方。
[0025]再進一步，所述濾光和補光結(jié)構(gòu)還包括鏡頭外罩04，所述鏡頭外罩04位于所述濾光器件03的前方，所述鏡頭外罩04上設有與所述濾光器件03相對應的通孔，所述鏡頭外罩04與掃描儀外殼06通過軟連接結(jié)構(gòu)件07軟連接。
[0026]再進一步，所述濾光器件03為濾光片。
[0027]更進一步，所述尚殼補光發(fā)生器05為帶有尚殼LED燈珠的環(huán)形招基板，所述尚殼LED燈珠設有兩個以上，兩個以上的高亮LED燈珠沿攝像機鏡頭OI的外圈等角度均勻分布。
[0028]更進一步，所述安裝座02與所述鏡頭外罩04上均分布有與所述高亮LED燈珠相對應的通光孔。
[0029]更進一步，所述安裝座02為T型法蘭結(jié)構(gòu)，所述T型法蘭結(jié)構(gòu)包括環(huán)形端面，所述環(huán)形端面內(nèi)設有所述環(huán)形凹槽，所述環(huán)形端面的后端設有所述環(huán)形連接部，所述環(huán)形端面與所述環(huán)形凹槽、所述環(huán)形連接部均為同軸設置，所述環(huán)形連接部設有與攝像機鏡