[发明专利]通过受引导的探测来在3D扫描仪中诊断多路径干扰并且消除多路径干扰

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及三维坐标扫描仪并且更特别地涉及具有多个数据获取模式的三角测量型扫描仪。

背景技术

已知对对象或环境的三维坐标的获取。可以使用各种技术，例如，飞行时间(time-of-flight)方法或三角测量方法。诸如激光跟踪仪、全站仪或飞行时间扫描仪的飞行时间系统可以将光束(例如激光光束)朝向对象的表面上的回射器目标或点引导。绝对距离测量仪用于基于光行进至目标或点并且返回所花费的时间长度来确定到目标或点的距离。通过将激光光束或目标相对于对象的表面移动，可以确定对象的坐标。飞行时间系统的优势在于具有相对高的精度，但是，在一些情况下，因为飞行时间系统通常必须分别地测量表面上的每个点，所以飞行时间系统与一些其他系统相比会较慢。

相比之下，使用三角测量来测量三维坐标的扫描仪将线状的光的图案(例如，来自激光线型探针的激光线)投影到表面上或者将覆盖一区域的光的图案(例如，结构光)投影到表面上。例如通过将相机和投影仪附接至共同的支架来将相机以固定的关系耦接至投影仪。从投影仪发射的光从表面反射并且由相机检测。由于相机和投影仪以固定关系被布置，因此可以使用三角原理来确定到对象的距离。与使用接触式探针的坐标测量设备相比，三角测量系统提供的优势在于：在较大区域上快速地获取坐标数据。如本文所使用的，由三角测量系统提供的三维坐标值的结果集合被称为点云数据或简单地被称为点云。

当使用激光扫描仪时，许多问题会妨碍对高精度的点云数据的获取。这些问题包括但是不限于：例如，由于对象表面的反射率的变化或表面相对于投影光的入射角的变化而引起的在相机像面上接收到的光的水平的变化；边缘(例如孔的边缘)附近的低分辨率；以及多路径干扰(multipathinterference)。在一些情况下，操作员可能未意识到问题或不能消除问题。在这些情况下，结果是丢失点云数据或者错误的点云数据。

因此，虽然现有的扫描仪适合用于其意图的目的，但是仍然存在对改善的需求，特别是在提供可以适应于不利状况并且提供改善的数据点获取的扫描仪方面。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式光学三维测量设备。该非接触式光学三维测量设备包括：可移动远程探针设备，该可移动远程探针设备具有传感器和至少三个非共线光点；组件，该组件包括投影仪、第一相机以及第二相机，其中，投影仪、第一相机以及第二相机相对于彼此固定，在投影仪与第一相机之间存在第一距离并且在投影仪与第二相机之间存在第二距离，投影仪具有光源，投影仪被配置成将具有第一图案的第一光发射至对象的表面上，第一相机具有第一镜头和第一光敏阵列，第一相机被配置成接收从表面反射的第一光的第一部分并且产生第一数字信号作为响应，第一相机具有第一视场，该第一视场是第一相机的观看区域的第一角，第二相机具有第二镜头和第二光敏阵列，第二相机被配置成接收来自至少三个非共线光点的第二光的第二部分并且产生第二信号作为响应，第二相机具有第二视场，该第二视场是第二相机的观看区域的第二角，第二视场不同于第一视场；以及处理器，该处理器电耦接至投影仪、第一相机以及第二相机，该处理器执行计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码当被处理器执行时实现包括下述的操作：使第一信号在第一时间处被采集并且使第二信号在不同于第一时间的第二时间处被采集，至少部分地基于第一信号和第一距离来确定表面上的第一点的三维坐标，以及至少部分地基于第二信号和第二距离来确定与传感器接触的表面上的第二点的三维坐标。