本發(fā)明涉及三維測(cè)量，尤其涉及一種三維掃描系統(tǒng)和三維掃描方法。

背景技術(shù)：

1、三維激光掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)。在零件加工過程中，孔的檢測(cè)是三維掃描技術(shù)的難點(diǎn)，掃描質(zhì)量不高，影響掃描數(shù)據(jù)與數(shù)模的對(duì)齊度。

2、目前使用的三維掃描技術(shù)都相對(duì)單一，個(gè)別可實(shí)現(xiàn)多模式的三維掃描，以適度提高三維掃描數(shù)模對(duì)齊的質(zhì)量，解決單一模式下可能出現(xiàn)的誤差和不確定性。但此種方式由于需配備的不同的掃描終端，與掃描夾持設(shè)備的連接接口不同，在進(jìn)行掃描終端更換時(shí)需要進(jìn)行終端的拆裝和校準(zhǔn)，因此掃描效率低，數(shù)據(jù)采集處理兼容性差。

3、另外，也有利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為系統(tǒng)平臺(tái)，配備激光掃描測(cè)頭，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取，利用接觸測(cè)量實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)尺寸的測(cè)量。但此種方式投資成本高，而且受三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，不適用于大型零件的三維掃描測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種三維掃描系統(tǒng)和三維掃描方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的三維掃描效率不高且準(zhǔn)確性不佳的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種三維掃描系統(tǒng)，包括：

3、跟蹤掃描單元、接觸掃描單元和控制單元；

4、跟蹤掃描單元與控制單元通信連接，用于采集被測(cè)工件的三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)并將三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中；

5、接觸掃描單元與控制單元通信連接，用于采集被測(cè)工件的基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)并將基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中；

6、控制單元用于根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

7、可選的，跟蹤掃描單元包括跟蹤儀、移動(dòng)單元、掃描儀；

8、移動(dòng)單元與掃描儀機(jī)械連接，與控制單元通信連接；

9、控制單元用于控制移動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)以控制掃描儀對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行掃描；

10、跟蹤儀與控制單元通信連接，用于出射檢測(cè)光線并接收經(jīng)掃描儀反射的檢測(cè)光線，根據(jù)經(jīng)掃描儀反射的檢測(cè)光線生成三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)并將三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中。

11、可選的，移動(dòng)單元包括機(jī)械臂。

12、可選的，接觸掃描單元包括光筆測(cè)量?jī)x；跟蹤掃描單元包括跟蹤儀；

13、跟蹤儀分別與光筆測(cè)量?jī)x和控制單元連接，用于獲取被測(cè)工件的基準(zhǔn)位置對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)并將基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中。

14、可選的，被測(cè)工件的基準(zhǔn)位置包括孔的位置。

15、可選的，控制單元還用于根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立工件坐標(biāo)系，根據(jù)工件坐標(biāo)系和基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)確定基準(zhǔn)特征坐標(biāo)，根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種三維掃描方法，其應(yīng)用于三維掃描系統(tǒng)中；

17、三維掃描方法包括:

18、獲取三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)；

19、根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

20、可選的，根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，包括：

21、根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立工件坐標(biāo)系；

22、根據(jù)工件坐標(biāo)系和基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)確定基準(zhǔn)特征坐標(biāo)；

23、根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

24、可選的，根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，包括：

25、根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定點(diǎn)選特征坐標(biāo)；

26、將點(diǎn)選特征坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)齊并確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

27、可選的，跟蹤掃描單元包括跟蹤儀、移動(dòng)單元、掃描儀；

28、獲取三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)，包括：

29、控制跟蹤儀出射檢測(cè)光線；

30、控制移動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)以控制掃描儀對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行掃描；

31、接收經(jīng)掃描儀反射的檢測(cè)光線生成的三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

32、本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合跟蹤掃描單元、接觸掃描單元和控制單元，掃描測(cè)量終端和接觸式測(cè)量終端集成在同一控制平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，提高了三維掃描效率；同時(shí)，控制單元根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，提高了三維掃描檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

33、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述跟蹤掃描單元包括跟蹤儀、移動(dòng)單元、掃描儀；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)單元包括機(jī)械臂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸掃描單元包括光筆測(cè)量?jī)x；所述跟蹤掃描單元包括跟蹤儀；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述被測(cè)工件的基準(zhǔn)位置包括孔的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元還用于根據(jù)所述三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)建立工件坐標(biāo)系，根據(jù)所述工件坐標(biāo)系和所述基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)確定基準(zhǔn)特征坐標(biāo)，根據(jù)所述三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、所述基準(zhǔn)特征坐標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定所述被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。

7.一種三維掃描方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的三維掃描系統(tǒng)中；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維掃描方法，其特征在于，根據(jù)所述三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、所述基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維掃描方法，其特征在于，根據(jù)所述三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、所述基準(zhǔn)特征坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維掃描方法，其特征在于，跟蹤掃描單元包括跟蹤儀、移動(dòng)單元、掃描儀；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三維掃描系統(tǒng)和三維掃描方法。本發(fā)明涉及三維測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。三維掃描系統(tǒng)包括：跟蹤掃描單元、接觸掃描單元和控制單元；跟蹤掃描單元與控制單元通信連接，用于采集被測(cè)工件的三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)并將三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中；接觸掃描單元與控制單元通信連接，用于采集被測(cè)工件的基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)并將基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)傳輸至控制單元中；控制單元用于根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，提高了三維掃描效率；同時(shí)，控制單元根據(jù)三維掃描坐標(biāo)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)特征數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定被測(cè)工件的偏移數(shù)據(jù)，提高了三維掃描檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：尹慧瓊,劉東,曲長(zhǎng)明,劉寧,李雪梅,曹進(jìn)愛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濰柴動(dòng)力股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2