技术领域
[0001] 本实用新型涉及扫描设备技术领域，特别是涉及一种三维
扫描仪。
背景技术
[0002] 三维扫描仪包括
接触式扫描仪和非接触式扫描仪。接触式扫描仪是通过扫描件与被扫描物体直接接触从而进行扫描，接触式扫描仪扫描速度慢，效率低。非接触式扫描仪通常是在扫描件与被扫描物体不直接接触的前提下进行扫描，非接触式扫描仪的扫描速度较快，但采用结构光扫描、
双目视觉重构等原理的非接触式扫描仪的结构复杂。实用新型内容
[0003] 基于此，有必要针对传统扫描仪扫描的结构复杂的问题，提供一种三维扫描仪。
[0004] 一种三维扫描仪，包括：
[0005] 线
光源，用于向待测物体表面投射光线，以在所述待测物体表面形成与所述待测物体的截面对应的检测光线；以及
[0006] 图像
传感器，用于接收自所述待测物体表面反射的所述检测光线；
[0007] 其中，所述图像传感器的光轴与所述线光源的出光面呈夹
角设置，且所述图像传感器与所述线光源能同步沿所述待测物体的延伸方向做直线运动，以获取所述待测物体的三维形状。
[0008] 在其中一个
实施例中，所述三维扫描仪还包括
支撑装置以及
驱动器，所述支撑装置包括安装件以及驱动板，所述线光源和所述图像传感器均设于所述安装件上，所述安装件固定于所述驱动板上，所述驱动板的一端与所述驱动器连接。
[0009] 在其中一个实施例中，所述安装件包括第一支撑架以及第二支撑架，所述第一支撑架包括顺次连接的悬挂台、连接板以及第一
固定板，所述线光源竖直设于所述悬挂台靠近所述连接板的一侧，所述第一固定板远离所述连接板的一侧与所述驱动板固定连接；
[0010] 所述第二支撑架包括固定台以及第二固定板，所述固定台包括第一端面以及相对所述第一端面倾斜的第二端面，所述第一端面与所述驱动板固定连接，所述第二端面与所述图像传感器固定连接；
[0011] 其中，所述连接板或所述第一固定板上开设有供所述图像传感器穿设的通孔。
[0012] 在其中一个实施例中，所述通孔为开设在所述连接板和所述第一固定板上的L形通孔。
[0013] 在其中一个实施例中，所述支撑装置还包括底架，所述底架包括一体成型的置物台以及支撑台，所述置物台用于置放所述待测物体，所述置物台设于所述线光源的下侧，所述驱动板远离所述安装件的一侧与所述支撑台滑动连接。
[0014] 在其中一个实施例中，所述三维扫描仪还包括用于固定所述待检测物体的固定装置，所述固定装置设于所述置物台靠近所述线光源的一侧。
[0015] 在其中一个实施例中，所述固定装置包括
手指架以及U形板，所述U形板包括两根平行的条形板以及连接两根所述条形板的过渡板，所述条形板和所述过渡板分别与所述置物台固定连接；
[0016] 所述条形板与所述过渡板形成有用于置放所述手指架的开环槽，所述手指架分别与所述条形板以及过渡板的
侧壁抵接，所述手指架靠近所述线光源的一侧开设有用于固定手指的手指槽。
[0017] 在其中一个实施例中，所述固定装置还包括插接件，所述手指架上设有与所述过渡板平行的插接孔，所述插接件与所述插接孔插接配合。
[0018] 在其中一个实施例中，所述图像传感器为工业相机。
[0019] 在其中一个实施例中，所述驱动器为步进
电机或直线电机。
[0020] 本实用新型提供的三维扫描仪具有如下优点：
[0021] 通过线光源向待测物体表面发射光线，图像传感器获取待测物体表面反射的检测光线，且线光源的发射平面与图像传感器的光轴呈夹角设置，从而可以获得待测物体在某一截面各个
像素点的坐标值，如此，通过坐标换算进而可以计算出各个像素点的实际高度值；同时，线光源和图像传感器同步向待测物体的延伸方向做直线运动，使得线光源能够扫描整个待测物体，图像传感器能够获取待测物体各个截面像素点的坐标值，从而可以计算出待测物体各个截面的实际高度值，再将各个截面的高度信息整合后即可还原出待测物体的三维形状，结构简单且不需经过复杂的推理计算，使得整机的效率得到了提升。
附图说明
[0022] 图1为本实用新型一实施方式的三维扫描仪的结构示意图；
[0023] 图2为图1中手指架的放大示意图；
[0024] 图3为图1中U形板的放大示意图；
[0025] 图4为图像传感器获取指甲截面的检测光线后所形成的像素点阵图；
[0026] 图5为将图4中的每一像素点经过坐标换算后得到的像素点的实际高度值。
具体实施方式
[0027] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
[0028] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0029] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030] 如图1所示，本实用新型一实施方式的三维扫描仪10，用于对待测物体(图未示)的各个截面进行扫描，通过标定、坐标变换即可还原出待测物体各个截面的像素点所对应的真实高度值，然后把各个截面的高度信息拼合在一起即可还原出待测物体的三维形状。具体地，在本实施方式中，待测物体可以为小尺寸待测物体，例如人体指甲，待测物体也可以为大尺寸物体，例如头部。
[0031] 该三维扫描仪10包括支撑装置100、线光源200以及图像传感器300。支撑装置100是线光源200、图像传感器300等部件的承载体。如图1及图4所示，线光源200能向待测物体表面投射光线，以在待测物体表面形成检测光线10a，检测光线10a与待测物体的截面对应。在本实施方式中，待测物体为人体指甲，从而形成中间为曲线两端为直线的检测光线10a，而当线光源200向
水平面投射光线时，会在水平面上形成的直线状的检测光线，也即检测光线10a的形状与待测物体的表面形状确定。
[0032] 图像传感器300的光轴301与线光源200的出光面201呈夹角设置，图像传感器300用于接收自待测物体表面反射的检测光线10a，从而获得与检测光线10a对应的信息图片，根据该信息图片，并通过标定、坐标变换即可还原出待测物体截面的像素点所对应的真实高度值，得到与待测物体的截面对应的真实图片，如图5所示，图5即为与待测物体的截面对应的真实图片。具体地，在本实施方式中，上述图像传感器300为工业相机。可以理解，在其它实施方式中，上述图像传感器300也可以为摄像头。其中，图像传感器300的光轴301与线光源200的出光面201之间的夹角可以为锐角、直角或钝角，从而可以避免线光源200的出光面201与图像传感器300的光轴301平行，也即可以避免与不同截面对应的图片均为直线，因为当图像传感器300所获取的与不同截面对应的图片均为直线时，每个截面所对应的像素点的坐标值皆相同，无法通过坐标变换计算出各个像素点的实际高度值。需要说明的是，当上述夹角为锐角或钝角时，通过坐标变换即可计算出各个像素点的实际高度值，当上述夹角为直角时，不需要通过坐标变换即可直接得出各个像素点的高度值。
[0033] 图像传感器300与线光源200能同步沿待测物体的延伸方向做直线运动，以使得线光源200能够扫描待测物体的各个截面，从而获取待测物体的三维形状。
[0034] 具体地，在本实施方式中，线光源200为线性
激光器，采用线性激光器能够使得图像传感器300获取的图片更加清晰。图像传感器300的光轴301与线光源200的出光面201之间的夹角即为图像传感器300的光轴301与水平面之间的夹角。在本实施方式中，上述夹角为锐角。具体地，在本实施方式中，此夹角为30度。
[0035] 在本实施方式中，为了降低环境干扰，获取较为准确的扫描结果，图像传感器300可根据线光源200发射光线的
波长相应地设置滤镜，滤镜用于对进入图像传感器300的光线进行过滤，以使得与线光源200输出的光线波长一致的光线进入图像传感器300中。在本实施方式中，线光源200为线性激光器，其激光波长为635nm，滤镜使图像传感器300能够接受特定波长为635nm的
光谱。可以理解，当选择的线光源200发射其他波长的光线时，图像传感器300相应地更换滤镜。
[0036] 进一步，在本实施方式中，该三维扫描仪10还包括驱动器400，支撑装置100包括安装件110以及驱动板120，线光源200和图像传感器300均设于安装件110上，安装件110固定于驱动板120上，驱动板120一端与驱动器400连接。具体地，在本实施方式中，驱动器400为步进电机，驱动板120与步进电机的动
力输出轴连接。
[0037] 进一步，在本实施方式中，安装件110包括第一支撑架130以及第二支撑架140。第一支撑架130包括顺次连接的悬挂台131、连接板132以及第一固定板133，线光源200竖直设于悬挂台131靠近连接板132的一侧，第一固定板133远离连接板132的一侧与驱动板120固定连接。具体地，在本实施方式中，悬挂台131与第一固定板133皆在水平方向上延伸，连接板132分别与悬挂台131以及第一固定板133垂直连接。第二支撑架140包括固定台141以及第二固定板142，固定台141包括第一端面1411以及相对第一端面1411倾斜的第二端面1412，第一端面1411与第二固定板142固定连接，第二端面1412与图像传感器300固定连接，第二固定板142与驱动板120固定连接。其中，连接板132或第一固定板133上开设有供图像传感器300穿设的通孔1321。具体地，在本实施方式中，通孔1321为开设在连接板132和第一固定板133上的L形通孔。
[0038] 进一步，在本实施方式中，当对小尺寸物体进行扫描时，为了便于扫描以及简化操作过程，支撑装置100还包括底架160，底架160包括一体成型的置物台161以及支撑台162，置物台161用于置放待测物体，置物台161设于线光源200的下侧，驱动板120远离安装件110的一侧与支撑台162滑动连接。如此，当需要扫描小尺寸物体时，只需将待测物体放到置物台161上即可。
[0039] 进一步，在本实施方式中，三维扫描仪10还包括用于固定待测物体的固定装置500，固定装置500设于置物台161靠近线光源200的一侧。固定装置500可以对待测物体进行固定，从而可以增加扫描过程的
精度。特别是当待测物体为人体某个部位时，由于人体部位不方便移动，移动过程存在较大误差，通过固定人体部位，利用驱动器400带动线光源200对人体部位的各个截面进行扫描，可以进一步增加扫描过程的精度。
[0040] 进一步，结合图2和图3，在本实施方式中，特别是当待测物体为人体指甲时，三维扫描仪10可以作为一种针对人体指甲的三维形状获取装置。此时，固定装置500包括手指架510以及U形板520，U形板520包括两根平行的条形板521以及连接两根条形板521的过渡板
522。具体地，在本实施方式中，条形板521的延伸方向与驱动板120的运动方向平行。条形板
521和过渡板522分别与置物台161可拆卸连接，条形板521与过渡板522形成有用于置放手指架510的开环槽523，手指架510分别与条形板521以及过渡板522的侧壁连接，手指架510靠近线光源200的一侧开设有固定手指的手指槽511。如此，可以确保待测物体在扫描过程中不会发生偏移。具体地，在本实施方式中，手指槽511的延伸方向与驱动板120的运动方向平行。
[0041] 进一步，在本实施方式中，固定装置500还包括插接件(图未示)，手指架510上设有与过渡板522平行的插接孔512，插接件与插接孔512插接配合。如此，可以增加固定装置500在置物台161上的稳固性。
[0042] 上述三维扫描仪10，通过线光源200向待测物体表面发射检测光线10a，图像传感器300获取待测物体表面反射的检测光线10a，且线光源200的出光面201与图像传感器300的光轴301的夹角为锐角，从而可以获得待测物体在某一截面各个像素点的坐标值，如此，通过坐标换算进而可以计算出各个像素点的实际高度值。同时，线光源200和图像传感器300同步向待测物体的延伸方向做直线运动，使得线光源200能够扫描整个待测物体，图像传感器300能够获取待测物体各个截面像素点的坐标值，从而可以计算出待测物体各个截面的实际高度值，再将各个截面的高度信息整合后即可还原出待测物体的三维形状，结构简单且不需经过复杂的推理计算，使得整机的效率得到了提升。
[0043] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0044] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
