[发明专利]具有加速度计的3D扫描仪

说明书

具有加速度计的3D扫描仪。本发明涉及一种3D扫描仪，包括：至少一个扫描模块(2,7)，其用于获取对象(9)的表面的三维(3D)坐标；以及定位装置(1)，对象(9)可放置或可固定在该定位装置(1)上，由此定位装置(1)可相对于所述至少一个扫描模块(2,7)移动，并且所述3D扫描仪还包括：至少一个加速度计(26)，其被配置为测量定位装置(1)相对于扫描模块(2,7)的位置变化；以及第一处理单元，其连接到所述至少一个扫描模块(2,7)和定位装置(1)以用于接收数据。本发明还涉及一种用于扫描对象(9)的表面以获取所述表面的三维(3D)坐标的方法。

技术领域

本发明涉及一种包括用于获取对象表面的3D坐标的至少一个扫描模块的3D扫描仪。本发明还涉及一种用于扫描对象的表面以获取表面的三维(3D)坐标的方法。

背景技术

用于扫描对象的3D表面的三维扫描仪(3D扫描仪)被广泛使用。3D扫描仪是测量对象表面的各个点或许多点的坐标(X,Y,Z)的装置。EP 3081980 A1公开了一种光学扫描装置和照明装置，其在相干光束照射在各向异性漫射表面上的同时使用旋转轴来旋转各向异性漫射表面。US 2016/169959 A1公开了一种利用激光来获取对象表面的3D坐标的方法和系统。从US 2016/245918 A1已知一种包括至少一个加速度计和陀螺仪的从两个位置测量3D坐标的激光扫描仪。这些3D扫描仪用于并且只能用于扫描环境中的远处对象。对象表面的精确测量是不可能的，因此，这些扫描仪无法用于精确地扫描对象表面的精细结构。从US2016/173855 A1已知一种包括结构化光投影仪的3D扫描仪。此3D扫描仪能够利用频谱分解以高精度无接触地准确测量物体表面。然而，即使该设备昂贵并且所有部件都需要维护以工作，也无法通过此设备容易地测量复杂表面。

由于深度(或距离)Z通常基于笛卡尔坐标系中的位置(X,Y)来表示，所以这种测量的结果可被视为作为图像的表面的所谓“深度”映射。如此收集的深度映射然后可用于构建三维合成图像(数字对象)以用于各种目的。

例如，无接触3D扫描仪是基于使用两个相机作为扫描模块的立体系统，由此相机略微间隔开并指向相同的场景，从两个图像之间的几何变形推导该场景的深度。

所谓的“结构化光”3D扫描仪是特定系列的无接触3D扫描仪。这些扫描仪由通常根据视频投影仪的原理制造的光投影仪构成，或者由生成干涉条纹(用于所谓的“相移”技术)的激光系统以及作为在几何上相对于投影仪偏移以便生成立体构造的扫描模块的至少一个相机构成。投影仪将具有一个或两个几何尺寸(例如，线或图像)的所谓的“结构化”光图案(可能为彩色的)投射到表面上以进行测量。位于距投影机(称为“立体基础”)一定距离处的相机获取并记录场景的图像。所投射的结构化图案由被适当选择以使得可在所获取的图像中检测它们的基本图案(也称为“结构化元素”)构成。

这些系统的缺点在于它们大多使用复杂，并且如果要扫描的对象的大部分将以3D被记录或者如果将扫描包括底切的复杂表面，则需要来自不同角度的许多扫描以获得坐标。对象必须被手动地重新定位，或者扫描模块围绕对象移动，或者3D扫描仪包括从不同角度扫描对象的许多扫描模块。

发明内容

因此，本发明的问题在于克服现有技术的缺点。具体地，将找到一种3D扫描仪，通过其可详细扫描相对较小的对象的表面的大部分，即使该表面复杂。该3D扫描仪应该易于使用且设置简单并且价格低廉(如果可能的话)。另外，3D扫描仪将能够灵活地使用并满足用户的个体要求。

本发明的问题通过一种3D扫描仪来解决，该3D扫描仪包括：

至少一个扫描模块，其用于获取对象表面的三维(3D)坐标，以及

定位装置，对象可被放置或固定在该定位装置上，由此该定位装置可相对于所述至少一个扫描模块移动，并且该3D扫描仪还包括：

至少一个加速度计，其被配置为测量定位装置相对于扫描模块的位置的变化，