[实用新型]一种三维扫描仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维扫描仪，尤其涉及一种可深入口腔扫描牙齿的三维扫描仪。

背景技术

三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对被扫描物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得该物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实际物体的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为物体数字化提供了相当方便快捷的手段。利用三维扫描技术制备的三维扫描仪（3D Scanner）作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点，而成为将物体三维建模的重要工具，得到越来越广泛的应用。譬如，用三维扫描仪对牙齿等被扫描物体进行扫描，可以得到该牙齿立体尺寸数据，这些数据能直接与计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design）或计算机辅助制造（CAM：Computer Aided Making）软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造牙齿模型，可以极大的缩短产品制造周期。

三维扫描仪大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。其中非接触式三维扫描仪又分为拍照式三维描仪（也称光栅三维扫描仪）和激光扫描仪。拍照式三维扫描仪（如图1所示）扫描原理类似于照相机拍摄照片而得名拍照式三维扫描仪在测量时光栅投影装置11投影数幅特定编码的结构光到待测物体14上，成一定夹角的两个相机12同步采得相应图象，然后计算机系统16对图象进行解码和相位计算，并利用匹配技术、三角形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。拍照式三维扫描仪可随意搬至被测量物体位置做现场测量，并可调节成任意角度作全方位测量，对大型工件可分块测量，测量数据可实时自动拼合，非常适合各种大小和形状物体(如汽车、摩托车外壳及内饰、家电、雕塑等)的测量。

然后，对于一些特殊场合，譬如口腔牙齿，入口面积比较少，现有的拍照式三维扫描仪由于需要成一定夹角的两个相机同步采得相应图象，具有体积较大、成本较高等劣势。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种体积较小且成本较低的三维扫描仪及扫描方法，以解决现有拍照式三维扫描仪体积较大及成本较高的问题。

本实用新型是这样实现的：一种三维扫描仪，用于扫描一被扫描物体而得到所述被扫描物体的三维模型，其包括一个投影仪、一分光镜、一相机、一遮光元件、及一控制系统；所述投影仪的光轴与所述相机的光轴在同一平面内相互垂直形成x-y直角坐标系，所述相机的光轴为x轴，所述投影仪的光轴为y轴；所述分光镜设置在所述x-y直角坐标系的原点处，且其两端分别延伸在所述x-y直角坐标系的第一、第三象限内并平分第一、第三象限；所述遮光元件设置在所述相机及所述分光镜之间，所述遮光元件开设有沿所述y轴方向排列的相互独立的第一透光孔及第二透光孔，所述第一透光孔及所述第二透光孔的轴向与所述x轴相互平行；所述控制系统用于控制所述投影仪向所述分光镜投射结构光，所述结构光经过所述分光镜分光至所述被扫描物体，且在被所述被扫描物体反射至所述分光镜后透过所述分光镜经由所述第一透光孔及所述第二透光孔达到所述相机，所述控制系统还控制所述相机接收从所述被扫描物体反射的结构光；所述第一透光孔及所述第二透光孔交替呈打开或闭合状态。

作为上述方案的进一步改进，所述遮光元件由吸光材料制成。

作为上述方案的进一步改进，所述遮光元件面向所述分光镜的一面设置有吸光层。

作为上述方案的进一步改进，所述遮光元件包括一本体、一遮光板及一定位柱；所述第一透光孔及所述第二透光孔开设在所述本体上，所述定位柱固定在所述本体上且位于所述第一透光孔与所述第二透光孔之间，所述遮光板活动连接在所述定位柱上，所述遮光板通过绕所述定位柱旋转以控制所述第一透光孔及所述第二透光孔交替呈打开或闭合状态。

优选地，所述三维扫描仪还包括一驱动组件，所述驱动组件安装在所述本体上用于驱动所述遮光板绕所述定位柱旋转，所述驱动组件电性连接于所述控制系统而由所述控制系统控制运行。

作为上述方案的进一步改进，定义所述相机通过所述第一透光孔采集到的图像为第一图像，通过所述第二透光孔采集到的图像为第二图像，所述第一图像的采集时间与所述第二图像的采集时间相差1～3秒。

作为上述方案的进一步改进，所述第一透光孔的孔径、所述第二透光孔的孔径均为5毫米。

优选地，所述第一透光孔与所述第二透光孔之间的距离为10厘米～50厘米，且所述第一透光孔、所述第二透光孔与所述被扫描物体形成一夹角，所述夹角为5度～30度。