三维扫描系统和三维扫描方法技术方案

本申请提供一种三维扫描系统和三维扫描方法，通过图像采集器获取目标物体的扫描数据，以获得目标物体在扫描装置坐标系下的表面数据，利用全局定位装置捕捉定位辅助件上设置的多个第一标识符，实现对扫描装置的定位，利用数据处理装置接收并处理扫描装置和全局定位装置的数据，从而将扫描装置坐标系下的三维数据，统一到全局定位装置所处的全局坐标系，弥补了扫描装置获取到的点云坐标缺乏全局信息的缺点，能够完成对目标物体的表面数据的全局重建。

【技术实现步骤摘要】
三维扫描系统和三维扫描方法
本申请涉及三维扫描
，特别是涉及一种三维扫描系统和三维扫描方法。
技术介绍
扫描仪常用于获取被测物体的三维轮廓以及重建物体点云数据，但由于扫描区域的复杂性，对于复杂空间，例如内壁空间狭小的工件或者存在遮挡的扫描区域，扫描仪的对目标物体表面数据的重建往往受到限制，比如当扫描头体积较大而无法获取到目标物体内壁的表面数据从而无法进行重建，或者使用体积较小的位移传感器扫描内壁时，无法将获取到的多帧点云转换到统一的全局坐标系下，从而无法重建全局坐标系下的被测物体的表面点云数据。针对目前三维扫描过程中存在的无法重建复杂空间内目标物体的表面数据的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种三维扫描系统和三维扫描方法，以解决三维扫描相关技术中，对复杂工件内部空间以及狭小空间中由于遮挡等原因造成的扫描困难问题。第一方面，本申请实施例提供了一种三维扫描系统，所述三维扫描系统包括扫描装置、全局定位装置以及数据处理装置，所述扫描装置包括定位辅助件和图像采集器；所述图像采集器用于向目标物体投射结构光图像，并基于所述结构光图像对所述目标物体进行成像捕捉，以获取所述目标物体的扫描数据；所述定位辅助件上设置有多个第一标识符，所述定位辅助件与所述图像采集器相连，且所述定位辅助件与所述图像采集器之间的距离不小于预设阈值；所述全局定位装置利用所述定位辅助件上的多个第一标识符，对所述扫描装置进行定位；所述数据处理装置用于接收并处理所述扫描装置和所述全局定位装置获取的数据。在其中一些实施例中，所述扫描装置中还固定安装有第一反射装置，所述图像采集器通过所述第一反射装置向所述目标物体投射结构光图像，并拍摄所述目标物体在所述第一反射装置中带有结构光图像的成像。在其中一些实施例中，所述三维扫描系统还包括与所述扫描装置分离设置的第二反射装置，所述第二反射装置中设置有平面镜，所述平面镜上设有第二标识符；所述图像采集器通过所述平面镜，向所述目标物体投射结构光图像，通过所述平面镜拍摄所述目标物体带有结构光图像的成像，所述全局定位装置获取所述平面镜上的第二标识符，所述数据处理装置用于接收并处理所述目标物体带有结构光图像的成像及所述第二标识符，得到所述目标物体的扫描数据。在其中一些实施例中，所述图像采集器为激光位移传感器，所述激光位移传感器包括第一激光投射模块和第一拍摄模块，所述第一激光投射模块用于向所述目标物体投射结构光图像，所述第一拍摄模块用于获取所述目标物体带有结构光图像的成像。在其中一些实施例中，所述图像采集器为激光扫描仪，所述激光扫描仪包括第二激光投射模块和第二拍摄模块，所述第二激光投射模块用于向所述目标物体投射结构光图像，所述第二拍摄模块用于获取所述目标物体带有结构光图像的成像。在其中一些实施例中，所述定位辅助件与所述图像采集器之间的距离可调节。在其中一些实施例中，所述三维扫描系统用于深入工件内部进行扫描。第二方面，本申请实施例提供了一种三维扫描方法，用于上述第一方面的三维扫描系统，所述方法包括：通过图像采集器对目标物体进行基于结构光图像的成像捕捉，得到所述目标物体在图像采集器坐标系下的三维数据；通过数据处理装置接收所述图像采集器与扫描装置之间的第一位置关系，并根据所述第一位置关系，将所述图像采集器坐标系下的三维数据转化到所述扫描装置坐标系下；通过所述数据处理装置接收所述扫描装置与所述全局定位装置之间的第二位置关系，并根据所述第二位置关系，将所述扫描装置坐标系下的三维数据，统一到所述全局定位装置所处的全局坐标系下。在其中一些实施例中，当使用与扫描装置分离设置的第二反射装置时，所述通过图像采集器对目标物体进行基于结构光图像的成像捕捉，得到所述目标物体在图像采集器坐标系下的三维数据，包括：控制所述图像采集器，经所述第二反射装置对所述目标物体投射结构光图像，并基于所述第二反射装置进行反射区域的成像捕捉，获得所述目标物体在所述图像采集器坐标系下，所述反射区域的成像三维数据；通过所述数据处理装置计算所述第二反射装置的平面方程；通过所述数据处理装置，根据所述成像三维数据和所述平面方程，计算得到所述目标物体在所述图像采集器坐标系下的三维数据。在其中一些实施例中，所述通过所述数据处理装置接收所述扫描装置与所述全局定位装置之间的第二位置关系，并根据所述第二位置关系，将所述扫描装置坐标系下的三维数据，统一到所述全局定位装置所处的全局坐标系下，包括：通过所述全局定位装置捕捉所述扫描装置中，定位辅助件上的第一标识符，并将所述第一标识符的信息传输至所述数据处理装置；通过所述数据处理装置根据所述第一标识符，计算所述扫描装置和所述全局定位装置之间的第二位置关系。上述三维扫描系统和三维扫描方法，通过图像采集器获取目标物体的扫描数据，以获得目标物体在扫描装置坐标系下的表面数据，利用全局定位装置捕捉定位辅助件上设置的多个第一标识符，实现对扫描装置的定位，利用数据处理装置接收并处理扫描装置和全局定位装置的数据，从而将扫描装置坐标系下的三维数据，统一到全局定位装置所处的全局坐标系，弥补了扫描装置获取到的点云坐标缺乏全局信息的缺点，能够完成对目标物体的表面数据的全局重建。本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的三维扫描系统的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的三维扫描方法的应用环境图一；图3是根据本专利技术实施例的三维扫描方法的应用环境图二；图4是根据本专利技术实施例的三维扫描方法的应用环境图三；图5是根据本专利技术实施例的三维扫描方法的流程图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描系统包括扫描装置、全局定位装置以及数据处理装置，所述扫描装置包括定位辅助件和图像采集器；/n所述图像采集器用于向目标物体投射结构光图像，并基于所述结构光图像对所述目标物体进行成像捕捉，以获取所述目标物体的扫描数据；/n所述定位辅助件上设置有多个第一标识符，所述定位辅助件与所述图像采集器相连，且所述定位辅助件与所述图像采集器之间的距离不小于预设阈值；/n所述全局定位装置利用所述定位辅助件上的多个第一标识符，对所述扫描装置进行定位；/n所述数据处理装置用于接收并处理所述扫描装置和所述全局定位装置获取的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描系统包括扫描装置、全局定位装置以及数据处理装置，所述扫描装置包括定位辅助件和图像采集器；
所述图像采集器用于向目标物体投射结构光图像，并基于所述结构光图像对所述目标物体进行成像捕捉，以获取所述目标物体的扫描数据；
所述定位辅助件上设置有多个第一标识符，所述定位辅助件与所述图像采集器相连，且所述定位辅助件与所述图像采集器之间的距离不小于预设阈值；
所述全局定位装置利用所述定位辅助件上的多个第一标识符，对所述扫描装置进行定位；
所述数据处理装置用于接收并处理所述扫描装置和所述全局定位装置获取的数据。


2.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述扫描装置中还固定安装有第一反射装置，所述图像采集器通过所述第一反射装置向所述目标物体投射结构光图像，并拍摄所述目标物体在所述第一反射装置中带有结构光图像的成像。


3.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述三维扫描系统还包括与所述扫描装置分离设置的第二反射装置，所述第二反射装置中设置有平面镜，所述平面镜上设有第二标识符；
所述图像采集器通过所述平面镜，向所述目标物体投射结构光图像，通过所述平面镜拍摄所述目标物体带有结构光图像的成像；
所述全局定位装置获取所述平面镜上的第二标识符，所述数据处理装置用于接收并处理所述目标物体带有结构光图像的成像及所述第二标识符，得到所述目标物体的扫描数据。


4.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述图像采集器为激光位移传感器，所述激光位移传感器包括第一激光投射模块和第一拍摄模块，所述第一激光投射模块用于向所述目标物体投射结构光图像，所述第一拍摄模块用于获取所述目标物体带有结构光图像的成像。


5.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，所述图像采集器为激光扫描仪，所述激光扫描仪包括第二激光投射模块和第二拍摄模块，所述第二激光投射模块用于向所述目标物体投射结构光图像，所述第二拍摄模块用于获取所述目标物体带有结构光图像的成像。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊，许邦伟，蒋鑫巍，
申请(专利权)人：杭州思看科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33