三維掃描儀的點云拼接的輔助裝置及其拼接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測領(lǐng)域，特別涉及一種三維掃描儀的點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、電和計算機技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對物體空間外形和結(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)嵨锏牧Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(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量設(shè)備，彌補了三坐標(biāo)測量機存在的易于損傷測頭、劃傷被測零件的表面、測量速度慢、不易獲得連續(xù)的坐標(biāo)點和無法對易碎、易變形的物體進(jìn)行測量的缺點。因其測量速度快、精度高、非接觸、使用方便等優(yōu)點而得到越來越多的應(yīng)用。
[0004]通常，三維掃描儀掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標(biāo)點所組成，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測物體的大小，由幾百點到幾百萬點不等，這些大量的三維數(shù)據(jù)點稱為“點云”。使用三維掃描儀對產(chǎn)品進(jìn)行掃描，可以將點云數(shù)據(jù)采集到計算機中創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型(這個過程稱做三維重建)。
[0005]目前使用三維掃描儀對產(chǎn)品掃描時，因為產(chǎn)品是放在平臺上進(jìn)行掃描，所以朝下的面是掃描不到的。為了能得到一個整體產(chǎn)品的三維點云數(shù)據(jù)，首先要對產(chǎn)品進(jìn)行兩次掃描，然后再拼接成一個整體的方法來完成。方法如下:第一步:把產(chǎn)品放到平臺上進(jìn)行掃描，如圖2所示的產(chǎn)品，本次掃描的點云數(shù)據(jù)包括除產(chǎn)品的底面(A面)外的其他五個面;第二步:把產(chǎn)品水平翻轉(zhuǎn)180°，然后對產(chǎn)品進(jìn)行再次掃描，如圖3所示的產(chǎn)品，本次掃描的點云數(shù)據(jù)包括除產(chǎn)品的底面(C面)外的其他五個面;這樣兩次掃描的點云數(shù)據(jù)共同包括四個面的數(shù)據(jù);第三步:把兩次掃描的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊拼接，即在兩次掃描的點云數(shù)據(jù)中尋找四個共有面上的共有點的數(shù)據(jù)，使兩個點云圖自動拼接成一個整體。
[0006]但是，需要對產(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%左右的時間，因此工作效率低，尤其對于體積大的產(chǎn)品，這方面影響特別明顯；另外，由于對于一些形狀不規(guī)則的產(chǎn)品，在點云數(shù)據(jù)中尋找共有點時，缺乏適宜的參照點，容易增加點云拼接誤差。
[0007]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(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云拼接誤差大的缺陷。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三維掃描儀的點云拼接的輔助裝置，輔助裝置包括:立方體，立方體上的三個相互垂直的平面分別為第一面、第二面和第三面;磁性底座，磁性底座通過連接桿與立方體的第四面固定連接，第四面與第二面相對，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)有兩個凸臺。
[0011]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺的凸臺面為圓形、正方形或長方形。
[0012]本發(fā)明還提供了一種三維掃描儀的點云拼接方法，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)品放置在工作臺上，產(chǎn)品上被工作臺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)；第一檢測步驟:使三維掃描儀掃描產(chǎn)品上暴露于工作臺之外的表面以及第一面、第二面以及第三面，形成第一點云數(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的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點數(shù)據(jù)和第二點數(shù)據(jù)拼接起來。
[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)有兩個凸臺，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上的共同點的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點數(shù)據(jù)和第二點數(shù)據(jù)拼接起來。
[0015]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺的凸臺面為圓形。
[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的凸臺面的圓心的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點數(shù)據(jù)和第二點數(shù)據(jù)拼接起來。
[0017]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凸臺的凸臺面為正方形或長方形。
[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的凸臺面的中心的數(shù)據(jù)作為參考，從而將第一點數(shù)據(jù)和第二點數(shù)據(jù)拼接起來。
[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)明無需對已掃描部位進(jìn)行二次掃描，而是對體積較小的立方體的三個面進(jìn)行二次掃描，可使效率提高50%左右;利用立方體上的凸臺作為參考點對點云進(jìn)行拼接，很容易找到參考點，并且由于凸臺面的形狀規(guī)則，參考點的點云數(shù)據(jù)穩(wěn)定，大大降低了點云拼接的誤差;該輔助裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作方便快捷。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描儀的點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云拼接方法的第一檢測步驟的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明的三維掃描儀的點云拼接方法的第二檢測步驟的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]主要附圖標(biāo)記說明:
[0025]1-立方體，11-第一面，111-凸臺，12-第二面，121-凸臺，13-第三面，131-凸臺，2-連接桿，3-磁性底座，4-產(chǎn)品，5-工作臺。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0027]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“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【具體實施方式】的三維掃描儀的點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通過連接桿2固定連接。
[0029]立方體I上的三個相互垂直的平面(即共用同一個頂點的三個平面)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)有兩個凸臺111、兩個凸臺121以及兩個凸臺131。凸臺111、凸臺121以及凸臺131的凸臺面為規(guī)則形狀，如圓形、長方形、正方形、