三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置及其拼接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置及其拼接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維掃描是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。
[0003]三維掃描儀作為一種快速的立體測(cè)量設(shè)備，彌補(bǔ)了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)存在的易于損傷測(cè)頭、劃傷被測(cè)零件的表面、測(cè)量速度慢、不易獲得連續(xù)的坐標(biāo)點(diǎn)和無(wú)法對(duì)易碎、易變形的物體進(jìn)行測(cè)量的缺點(diǎn)。因其測(cè)量速度快、精度高、非接觸、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
[0004]通常，三維掃描儀掃描后得到的測(cè)量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)所組成，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測(cè)物體的大小，由幾百點(diǎn)到幾百萬(wàn)點(diǎn)不等，這些大量的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)稱(chēng)為“點(diǎn)云”。使用三維掃描儀對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行掃描，可以將點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型(這個(gè)過(guò)程稱(chēng)做三維重建)。
[0005]目前使用三維掃描儀對(duì)產(chǎn)品掃描時(shí)，因?yàn)楫a(chǎn)品是放在平臺(tái)上進(jìn)行掃描，所以朝下的面是掃描不到的。為了能得到一個(gè)整體產(chǎn)品的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，首先要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行兩次掃描，然后再拼接成一個(gè)整體的方法來(lái)完成。方法如下:第一步:把產(chǎn)品放到平臺(tái)上進(jìn)行掃描，如圖2所示的產(chǎn)品，本次掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括除產(chǎn)品的底面(A面)外的其他五個(gè)面;第二步:把產(chǎn)品水平翻轉(zhuǎn)180°，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再次掃描，如圖3所示的產(chǎn)品，本次掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括除產(chǎn)品的底面(C面)外的其他五個(gè)面;這樣兩次掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)共同包括四個(gè)面的數(shù)據(jù);第三步:把兩次掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊拼接，即在兩次掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中尋找四個(gè)共有面上的共有點(diǎn)的數(shù)據(jù)，使兩個(gè)點(diǎn)云圖自動(dòng)拼接成一個(gè)整體。
[0006]但是，需要對(duì)產(chǎn)品的某些部位進(jìn)行兩次掃描，做了重復(fù)的工作，這需要消耗60%左右的時(shí)間，因此工作效率低，尤其對(duì)于體積大的產(chǎn)品，這方面影響特別明顯；另外，由于對(duì)于一些形狀不規(guī)則的產(chǎn)品，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中尋找共有點(diǎn)時(shí)，缺乏適宜的參照點(diǎn)，容易增加點(diǎn)云拼接誤差。
[0007]公開(kāi)于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置及其拼接方法，從而克服現(xiàn)有的掃描方法工作效率低且點(diǎn)云拼接誤差大的缺陷。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置，輔助裝置包括:立方體，立方體上的三個(gè)相互垂直的平面分別為第一面、第二面和第三面;磁性底座，磁性底座通過(guò)連接桿與立方體的第四面固定連接，第四面與第二面相對(duì)，并且磁性底座與產(chǎn)品吸附在一起。
[0010]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，第一面、第二面和第三面上分別設(shè)有兩個(gè)凸臺(tái)。
[0011]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺(tái)的凸臺(tái)面為圓形、正方形或長(zhǎng)方形。
[0012]本發(fā)明還提供了一種三維掃描儀的點(diǎn)云拼接方法，包括如下步驟:準(zhǔn)備步驟:準(zhǔn)備輔助裝置，輔助裝置包括固定連接的立方體和磁性底座，立方體上的三個(gè)相互垂直的平面分別為第一面、第二面和第三面;定位步驟:將產(chǎn)品放置在工作臺(tái)上，產(chǎn)品上被工作臺(tái)遮擋的部位為遮蔽部位;將磁性底座吸附在產(chǎn)品上，使第一面、第二面以及第三面位于掃描范圍內(nèi)；第一檢測(cè)步驟:使三維掃描儀掃描產(chǎn)品上暴露于工作臺(tái)之外的表面以及第一面、第二面以及第三面，形成第一點(diǎn)云數(shù)據(jù);旋轉(zhuǎn)步驟:將產(chǎn)品和輔助裝置一起旋轉(zhuǎn)一定的角度，使遮蔽部位暴露于工作臺(tái)之外，并且第一面、第二面以及第三面位于掃描范圍內(nèi)；第二檢測(cè)步驟:使三維掃描儀掃描遮蔽部位的表面以及第一面、第二面以及第三面，形成第二點(diǎn)云數(shù)據(jù);拼接步驟:在第一云數(shù)據(jù)和第二云數(shù)據(jù)中尋找第一面、第二面以及第三面上的共同點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點(diǎn)數(shù)據(jù)和第二點(diǎn)數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。
[0013]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，旋轉(zhuǎn)步驟中，將產(chǎn)品和輔助裝置水平旋轉(zhuǎn)180°。
[0014]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，第一面、第二面和第三面上分別設(shè)有兩個(gè)凸臺(tái)，拼接步驟中，在第一云數(shù)據(jù)和第二云數(shù)據(jù)中尋找第一面、第二面和第三面的凸臺(tái)上的共同點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點(diǎn)數(shù)據(jù)和第二點(diǎn)數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。
[0015]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺(tái)的凸臺(tái)面為圓形。
[0016]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，拼接步驟中，在第一云數(shù)據(jù)和第二云數(shù)據(jù)中尋找第一面、第二面以及第三面的凸臺(tái)的凸臺(tái)面的圓心的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點(diǎn)數(shù)據(jù)和第二點(diǎn)數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。
[0017]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺(tái)的凸臺(tái)面為正方形或長(zhǎng)方形。
[0018]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，拼接步驟中，在第一云數(shù)據(jù)和第二云數(shù)據(jù)中尋找第一面、第二面以及第三面的凸臺(tái)的凸臺(tái)面的中心的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點(diǎn)數(shù)據(jù)和第二點(diǎn)數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0020]本發(fā)明無(wú)需對(duì)已掃描部位進(jìn)行二次掃描，而是對(duì)體積較小的立方體的三個(gè)面進(jìn)行二次掃描，可使效率提高50%左右;利用立方體上的凸臺(tái)作為參考點(diǎn)對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行拼接，很容易找到參考點(diǎn)，并且由于凸臺(tái)面的形狀規(guī)則，參考點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)穩(wěn)定，大大降低了點(diǎn)云拼接的誤差;該輔助裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，操作方便快捷。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描儀的點(diǎn)云拼接方法的第一檢測(cè)步驟的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描儀的點(diǎn)云拼接方法的第二檢測(cè)步驟的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]主要附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0025]1-立方體，11-第一面，111-凸臺(tái)，12-第二面，121-凸臺(tái)，13-第三面，131-凸臺(tái)，2-連接桿，3-磁性底座，4-產(chǎn)品，5-工作臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0027]除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0028]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的三維掃描儀的點(diǎn)云拼接的輔助裝置包括立方體1、連接桿2以及磁性底座3，立方體I與磁性底座3通過(guò)連接桿2固定連接。
[0029]立方體I上的三個(gè)相互垂直的平面(即共用同一個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)平面)分別為第一面
11、第二面12和第三面13，第一面11、第二面12和第三面13上分別設(shè)有兩個(gè)凸臺(tái)111、兩個(gè)凸臺(tái)121以及兩個(gè)凸臺(tái)131。凸臺(tái)111、凸臺(tái)121以及凸臺(tái)131的凸臺(tái)面為規(guī)則形狀，如圓形、長(zhǎng)方形、正方形、