[发明专利]一种扫描系统及扫描方法

权利要求书

1.一种扫描系统，其特征在于：包括前支架(1)和后支架(2)，所述后支架(2)上设有导轨(3)，导轨(3)上架设有扫描仪(4)，扫描仪(4)前侧中间位置设有激光发射器(4.1)，激光发射器(4.1)两侧设有至少一对摄像机(4.2)；

所述前支架(1)上设有可前后转动的转轴(5)，转轴(5)上固定有转台(6)，转台(6)上表面具有可圆周转动的转盘(6.1)。

2.根据权利要求1所述的一种扫描系统，其特征在于：所述前支架(1)和所述后支架(2)之间通过横杆(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种扫描系统，其特征在于：所述摄像机(4.2)为两对。

4.根据权利要求3所述的一种扫描系统，其特征在于：所述转台(6)数量为两个。

5.根据权利要求4所述的一种扫描系统，其特征在于：所述转轴(5)数量为两个且由不同的电机驱动。

6.一种基于上述扫描系统的扫描方法，其特征在于包括以下步骤：

(1).将被测实物放置到转台(6)的转盘(6.1)上并固定；

(2).摄像机(4.2)采集被测实物图像信息，激光发射器(4.1)向被测实物发射激光计算表面深度信息，得到三维坐标；

(3).扫描仪(4)沿导轨(3)左右滑动，连续采集图像信息和计算三维坐标；

(4).启动转台(6)使被测实物旋转一定角度，或者启动转轴(5)使转台(6)及其上的被测实物通过前后旋转一定角度；

(5).重复步骤(2)和步骤(3)；

(6).重复步骤(4)和步骤(5)；

(7).生成被测实物的全轮廓三维坐标，构建三维模型；

(8).设定一个直径不小于被测实物最长直径的球体；

(9).将被测实物的三维数据导入到球体中，通过负数计算，删除球体中的三维数据部分，计算得到被测实物的反向三维模型。

7.根据权利要求6所述的扫描方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算被测实物三维坐标的具体步骤如下：

(2-1).设被测物体坐标系为OXYZ，相机坐标系为O'X'Y'Z'，O O'上的透镜F，OZ’与XOZ在同一平面，可知ZOZ’的夹角为α，则XOO’的夹角为

(2-2).设被测物体上的一个点P₁(X₁，Y₁，Z₁)，P₁在相机光敏面上对应的点为P₂(X₂，Y₂)；

(2-3).设X₁FO的夹角为θ₁，已知物距U、像距V，则：

X1sinθ1=Usin[π-(π2-α)-θ1],]]>

X1=U*sinθ1sin(π2+α-θ1),]]>

X2sinθ1=Vsin(π2-θ1),]]>

X2V=sinθ1sin(π2-θ1)=tanθ1,]]>

θ1=arctanX2V,]]>

由此可知X₁与X₂的对应关系为：

X1=U*(sinarctanX2V)sin(π2+α-arctanX2V);]]>

(2-4).设Y₁FO的夹角为θ₂，X₁在O O'上的垂点为M，OM的长度为S，则:

U-Ssin(π2-θ2)=Y1sinθ2,]]>

Y1=(U-S)*sinθ2sin(π2-θ2)=(U-S)*tanθ2,]]>

Y2sinθ2=Vsin(π2-θ2),]]>

Y2V=sinθ2sin(π2-θ2)=tanθ2,]]>

θ2=arctanY2V,]]>

由此可知Y₁与Y₂的对应关系为：

Y1=(U-S)*Y2V,]]>

通过三角形OMX₁计算S的长度为：

S=X1sinα;]]>

(2-5).摄像机(4.2)分辨率为已知，在水平方向上的分辨率为在垂直方向上的分辨率为P₂坐标在水平垂直方向上的像素数量分别为i、j,可知P₂坐标(X₂，Y₂)为则：

X1=U*(sinarctani*am*v)sin(π2+α-arctani*am*v),]]>

Y1=(U-X1sinα)*j*bn*V.]]>