[发明专利]一种桌面式大视场三维扫描装置及方法

权利要求书

1.一种桌面式大视场三维扫描装置，其特征在于：由10个相机、1个激光MEMS振镜投影装置和精密旋转台构成；激光MEMS振镜投影装置布置在中间，用于投影结构光,相机两两对称放置在激光MEMS振镜投影装置两侧，对称放置的相机之间的距离为L1、L2、L3、L4、L5，其中L1<L2<L3<L4<L5；转台放置在上述相机的一个或多个视场范围内；装置在三维扫描时，物体放置在旋转台上转动N次，每次旋转α度，N＝360/α次，N为整数；每转一次，用激光MEMS振镜投影一组光栅图案或线状图案到物体表面，用上述相机拍摄物体表面的图案，传输到计算机上进行三维点云计算；标定精密旋转台中心与相机之间的位置关系，根据标定结果，对各角度重建的三维模型进行刚性变换，得到粗拼接的完整模型；用ICP进行优化拼接，得到360度三维数字模型。

2.基于权利要求1所述桌面式大视场三维扫描装置的扫描方法，其特征在于：其扫描仪部分，采用激光MEMS振镜投影装置投影结构光提高投影景深；采用多组相机来捕捉不同的视场范围内的变形条纹图，提高测量范围；用精密旋转台标定多个角度模型之间的位置关系，将三维扫描仪扫描结果拼接成完整的360度模型。

3.基于权利要求2所述桌面式大视场三维扫描装置的扫描方法，其特征在于，所述三维扫描仪测量范围计算由投影装置决定，采用多组相机覆盖其测量范围，扫描仪系统配置参数计算如下：

第一步，确定激光MEMS振镜投影系统景深计算：

激光器发出的高斯激光光束经过准直透镜后，入射到MEMS扫描振镜上，再反射到物体表面；高斯光束的聚焦面在L₀处，景深为ΔL；根据ABCD矩阵计算得到光束在穿过透镜后的光斑大小，最大工作距离L₂处光斑大小ω₂，最小工作距离L₁处光斑大小为ω₁，通过下式1－1约束，最终确定L₁和L₂；

根据测量范围需求，确定激光MEMS振镜投影装置的景深；

第二步，设计相机数量匹配投影景深：

典型光学成像系统，其景深计算公式为

式中：ΔL——相机景深；ΔL₁——成像系统的前景深；ΔL₂——成像系统的后景深；δ——容许的弥散圆直径，一般取像元大小的2倍；F——镜头的F数；L——物距。