一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统

技术领域

本发明涉及三维图像采集技术领域，具体涉及一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统。

背景技术

现有4柱激光三维人体扫描仪使用的激光是相同波段的激光，由于4根扫描柱布置在扫描空间的周围，如公开号：CN203298742U、CN208984032U的中国专利中所描述，每根扫描柱都有相机与激光器。扫描时4根扫描柱自上而下同步扫描。每根柱子里面的相机与激光器需要进行基础校准参考，参考公开号CN212007096U的中国专利，1号柱子里面的相机校准参考的1号线激光器的光平面，2号柱子里面的相机校准参考的2号线激光器的光平面，3号柱子里面的相机校准参考的3号线激光器的光平面，4号柱子里面的相机校准参考的4号线激光器的光平面。

设备安装好后，由于地面不平整或者是装配有误差，导致4根柱子会出现倾斜，从而导致4根柱子里面的激光器射出的激光线所在光平面不在同一个平面，自上而下扫描时，1号柱子里面的相机不仅可以看到1号激光器的反射光，也可以看到2、3、4号柱子里面的激光器射出激光的反射光，由于1、2、3、4号柱子的激光器射出的激光的光平面不在同一个平面，对于1号柱子里面的相机看到的2、3、4号柱子里面的激光器射发射出激光的反射光进行像素坐标到物理坐标转换计算时就会出现错误(1号柱子里面的相机校准参考的1号线激光器的光平面，而2、3、4柱子的激光器的光平面与1号柱子的激光器的光平面不在同一个平面)。

该误差同样会出现在2、3、4号柱子里面的相机进行像素坐标到物理坐标转换计算。该误差将导致设备扫描精度降低。

发明内容

为此，本发明提供一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统，以解决现有技术中的激光三维人体扫描仪中每根柱子里面的激光相互干扰的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统，包括扫描柱、驱动装置、滑轨、滑块、相机固定架、相机、激光固定架和激光器；所述扫描柱的数量为多根，每根所述扫描柱的内部设置有所述滑轨，每个所述滑轨上滑动连接有所述滑块，每个所述滑块上设置有所述相机固定架和所述激光固定架，所述相机固定架上设置有所述相机，所述激光固定架上设置有所述激光器，每个所述滑块均与所述驱动装置传动连接；多根所述扫描柱上的所述激光器的波长均不相同，每根所述扫描柱上的所述相机中设置有与该扫描柱上的所述激光器波长对应的窄带滤光片。

进一步地，每个相机中的所述窄带滤光片设置在相机的前端或设置在所述相机的镜筒内。

进一步地，还包括遮挡罩，所述扫描柱为等截面柱状结构，所述遮挡罩覆盖罩设在所述滑轨的外周侧，所述滑轨上的所述滑块、所述相机及所述激光器均位于所述遮挡罩的内侧，所述遮挡罩为透明材质一体成型结构。

进一步地，所述激光器为线性激光器、散斑激光器、带有振镜的光栅激光器或脉冲激光器中的任意一种。

进一步地，所述驱动装置为气缸、液压缸、电动推杆或带有电机传动的螺母丝杠副中的任意一种。

进一步地，还包括行程限位开关，每根所述扫描柱的顶部和底部均设置有所述行程限位开关。

进一步地，多根所述扫描柱均沿竖直方向且相互平行设置。

进一步地，还包括顶部连接杆、对角连接杆以及底部连接杆，所述扫描柱的数量为四根，每两个相邻所述扫描柱的顶端通过所述顶部连接杆连接，对角的两个所述扫描柱的顶端通过所述对角连接杆连接，每两个相邻所述扫描柱的底端通过所述底部连接杆连接。

进一步地，四根所述扫描柱上的所述激光器的波长分别为635nm、532nm、450nm以及405nm，四根所述扫描柱上的所述激光器的半波长均为±15nm。

进一步地，还包括设备电控箱，所述设备电控箱设置在多根所述扫描柱围合空间的底部平面上，所述驱动装置均与所述设备电控箱电连接。

本发明具有如下优点：通过本发明的一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统，窄带滤光片的作用就是允许特定波段的光透过，其他波长的激光就过滤掉，每根扫描柱上的相机只能接收对应扫描柱上的激光反射光，有效的避免了激光线的相互干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统的结构图。

图中：1、扫描柱，2、顶部连接杆，3、对角连接杆，4、底部连接杆，5、驱动装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明第一方面实施例中的一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统，包括扫描柱1、驱动装置5、滑轨、滑块、相机固定架、相机、激光固定架和激光器；扫描柱1的数量为多根，每根扫描柱1的内部设置有滑轨，每个滑轨上滑动连接有滑块，每个滑块上设置有相机固定架和激光固定架，相机固定架上设置有相机，激光固定架上设置有激光器，每个滑块均与驱动装置5传动连接；多根扫描柱1上的激光器的波长均不相同，每根扫描柱1上的相机中设置有与该扫描柱1上的激光器波长对应的窄带滤光片。

在上述实施例中，需要说明的是，本领域技术人员应当知晓的是，根据扫描柱1的数量为多个，本实施例可以为两柱激光三维人体扫描仪、三柱激光三维人体扫描仪等等；相机固定架上设置有一个相机，也可以设置多个相机，激光固定架上设置有一个激光器，也可以设置多个激光器。

上述实施例达到的技术效果为：通过本实施例的一种避免三维人体扫描仪不同方向激光相互干扰的系统，窄带滤光片的作用就是允许特定波段的光透过，其他波长的激光就过滤掉，每根扫描柱上的相机只能接收对应扫描柱上的激光反射光，有效的避免了激光线的相互干扰。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，每个相机中的窄带滤光片设置在相机的前端或设置在相机的镜筒内。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，窄带滤光片的安装位置是相机镜头的前面，同样也可安装在相机CCD与镜头之间的镜筒里面，此外，还可是其他安装方式。

上述可选的实施例的有益效果为：通过窄带滤光片的设置，避免了不同扫描柱1之间相互工作的干扰。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括遮挡罩，扫描柱1为等截面柱状结构，遮挡罩覆盖罩设在滑轨的外周侧，滑轨上的滑块、相机及激光器均位于遮挡罩的内侧，遮挡罩为透明材质一体成型结构，遮挡罩具体可以为3mm、2.5mm或2mm等任意厚度的无色透明的亚克力板，具体实施过程中不限于上述厚度；此外，遮挡罩还可以是其他透明材质，具体实施过程中，比如635nm波长的红色激光可采用红色透明亚克力板，532nm波长的激光可采用绿色透明亚克力板，450nm波长的激光可采用蓝色透明亚克力板，405nm波长的激光可采用蓝紫色透明亚克力板，具体实施过程中，根据具体的激光的波长不同，可以选用任意透光率高的有色透明材质。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，此外，扫描柱1还可为U形槽结构，U形槽结构的开口朝向矩形立柱体的中心线，U形槽结构的内部设置有滑轨；所述滑轨设置在U形槽结构的底部。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置遮挡罩，避免了相机和激光器工作时受到灰尘影响，通过将遮光罩设置为无色透明的亚克力板，显著降低了成本。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，激光器为线性激光器、散斑激光器、带有振镜的光栅激光器或脉冲激光器中的任意一种。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，该激光器功率60mw，四根柱子采用的激光器波段分别为635nm、532nm、450nm以及405nm且扇角为110度的线性激光器，本实施例不限于上述功率，实际上可以高也可以低，此外，还可采用其他波段的激光器。

上述可选的实施例的有益效果为：通过本实施例的激光器的类型，整个系统工作效果显著提升，制造成本低。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，驱动装置5为气缸、液压缸、电动推杆或带有电机传动的螺母丝杠副中的任意一种。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，此外，驱动装置5还可为电机和皮带构成的结构，其中，电机为步进电机或伺服电机，扫描柱1还包括步进电机驱动器或伺服电机驱动器，步进电机可以为57系列步进电机或者其他系列的步进电机。

上述可选的实施例的有益效果为：本实施例的驱动装置5的设置，满足了不同场合的需求，可选范围显著增大。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括行程限位开关，每根扫描柱1的顶部和底部均设置有行程限位开关。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，行程限位开关是保护扫描滑块过冲损坏硬件的触发器，具体可以采用电磁限位开关，当有金属接近电磁限位开关时，电磁限位开关会发出高电平或者低电平的信号。限位开关不局限于电磁限位开关，其他形式的限位开关也涵盖在本实施例的范围内。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置行程限位开关，有效的实现了对整个装置的保护，避免不必要的部件损伤。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，多根扫描柱1均沿竖直方向且相互平行设置。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，多根扫描柱1的横截面呈三角形、四边形、五边形、六边形等等形状结构。

上述可选的实施例的有益效果为：通过将多根扫描柱1均沿竖直方向设置，保证了相机扫描的效果。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括顶部连接杆2、对角连接杆3以及底部连接杆4，扫描柱1的数量为四根，每两个相邻扫描柱1的顶端通过顶部连接杆2连接，对角的两个扫描柱1的顶端通过对角连接杆3连接，每两个相邻扫描柱1的底端通过底部连接杆4连接。

在一个实例中，顶部连接杆2可以为1600mm长的20铝型材，四个顶部连接杆2组成矩形框，用于固定扫描柱1的顶端，底部连接杆4可以为1600mm长的20铝型材，底部连接杆4组成矩形框，用于固定扫描柱的底端，从而形成了矩形立柱体，对角连接杆3交叉设置，从而增强了顶部连接杆2构成的矩形的稳定性；本实例仅为举例说明，不构成限定，任何形式的材料、规格都涵盖在本实施例的范围内。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，此外，扫描柱1的数量还可以为两个、三个、五个等等任意数量。

上述可选的实施例的有益效果为：通过本实施例设置的顶部连接杆2、对角连接杆3以及底部连接杆4，增强了扫描柱1之间固定的稳定性，避免了扫描柱1产生的倾斜现象。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，四根扫描柱1上的激光器的波长分别为635nm、532nm、450nm以及405nm，四根扫描柱1上的激光器的半波长均为±15nm。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，本实施例采用的原理是根据窄带滤光片具有只允许特定波段光透过，其他波段光过滤的特性设计的这一套解决方案；通过设置的是1号柱子激光器采用635nm波长的激光器，对应的1号柱子的相机前面或镜筒者里面放置635nm波长的窄带滤光片，半波长±15nm；2号柱子激光器采用532nm波长的激光器，对应的2号柱子的相机前面或者镜筒里面放置532nm波长的窄带滤光片，半波长±15nm；3号柱子激光器采用450nm波长的激光器，对应的3号柱子的相机前面或镜筒者里面放置450nm波长的窄带滤光片，半波长±15nm；4号柱子激光器采用405nm波长的激光器，对应的4号柱子的相机前面或者镜筒里面放置405nm波长的窄带滤光片，半波长±15nm，此外同样可以相互替换顺序，达到相同的目的，还可以换为其他4种不同波段的激光。

上述可选的实施例的有益效果为：通过本实施例的激光器的波长设置，避免了四根扫描柱1工作过程中的相互干扰。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括设备电控箱，设备电控箱设置在多根扫描柱1围合空间的底部平面上，驱动装置5均与设备电控箱电连接，应当知晓的是，设备电控箱的上述位置设置仅仅为其中一种实施方式，此外，还可将设备电控箱放置在其他任意位置，只要线束连接扫描柱1即可，例如，放置在扫描仪外部的桌子上位置。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，还包括终端，终端可以为笔记本电脑、平板电脑等具有显示屏且具有处理功能的智能终端；设备电控箱包括电源模块、工控机模块、运动控制卡、信号发生器、继电器等，工控机模块并非必须模块，可以用终端来替代，还包括电源模块，电源模块用于为整个设备电控箱和扫描柱1的驱动装置供电；工控机模块是控制运动控制卡、相机、激光器以及后续云分享的处理核心部件，工控机模块包括工控主板、CPU、内存条、硬盘等配置；运动控制卡是通过网口与工控机模块进行通信的，接收工控机模块的命令，驱动扫描柱1的驱动装置完成扫描，并通过出I/O口控制继电器完成开合、通过进I/O口接收限位开关的限位信号的模块。

在一个实例中，信号发生器(可以具有8路PWM波形的输出能力，每路的PWM波形的频率和占空比都可调，每路的电压可调。需要说明的是，本实例中的信号发生器不限于8路输出，不限于PWM波形，不限于电压可调，具有相似功能的模块都在本实施例的范围内)。信号发生器用于驱动相机与激光同步采集；需要说明的是，本实例仅为举例说明，不构成限定，任何形式通信接口、具有类似运动控制卡类似功能的模块(例如PLC)都涵盖在本实施例的范围内；继电器用于控制激光的开关。需要说明的是，在本实施例中，具有控制激光的开关不局限为继电器，其他具有控制激光开关功能的器件，例如光电开关等，都在本实施例的范围内；工控机机箱用于安装电源模块、工控机模块、运动控制卡、信号发生器、继电器等配件，并装有电源插座及电源有灯开关，具有4个与4扫描柱1通信供电的航空插头插座。插头插座不局限于航空插头插座，其他具有类似功能的插头插座也在本实施例的范围内；驱动装置也可以安装在工控机机箱内。工控机机箱也可以为普通机箱；终端运行扫描软件，与工控机之间进行数据传递可以采用有线及无线信息传递，并最终显示三维人体扫描结果。

上述可选的实施例的有益效果为：能够无死角对人体进行扫描重建，造价低，精度高。

上述实施例中，相机具体可以为工业相机，该相机将具有通信接口，最大帧可以为125HZ，通过GPIO完成相机的触发采集。通信接口可以为USB通信接口，也可以为网口GigE、网口1394等通信接口。最大帧频可以为125HZ，但不限于125HZ；相机的采集触发模式是通过GPIO口接收触发信号，完成触发采集。GPIO口也仅为举例说明，不构成限定。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。