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1、(10)申请公布号 CN 102257352 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102257352 A *CN102257352A* (21)申请号 200880132400.0 (22)申请日 2008.12.16 G01B 11/25(2006.01) (71)申请人 萨班哲大学 地址 土耳其伊斯坦布尔 (72)发明人 戈嫩艾伦 阿图尔艾希尔 路易斯阿朗索桑切斯 奥利维尔欧派瑞顿 大卫佛费 法布里斯米瑞奥杜 弗雷德里克图尔切特 (74)专利代理机构 北京聿宏知识产权代理有限 公司 11372 代理人 吴大建 刘华联 (54) 发明名称 三维扫描仪 (57) 摘要 本发明涉。
2、及一种能够通过使用热成像技术以 实时方式对透明物体进行三维造型以便能在工业 上进行质量控制的三维扫描仪 (1)， 其包括滑块 (2)、 加热器(3)、 热感摄像机(5)和控制单元(6)。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.06.16 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2008/055328 2008.12.16 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/070383 EN 2010.06.24 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 CN 102257360 A1/1 页 2 1.。
3、 一种三维扫描仪 (1)， 其特征在于包括 ： 至少一个滑块 (2)， 在所述滑块 (2) 上放置 有表面形状需要确定的物体 (A)， 并且所述滑块具有可动结构 ； 至少一个加热器 (3)， 其提 供用于局部性地加热放置在所述滑块 (2) 上的物体 (A) ； 至少一个光学体 (4)， 其能分散光 束以使来自所述加热器 (3) 的光束到达所述滑块 (2) 上的不同点 ； 至少一个热感摄像机 (5)， 其检测在局部加热的物体 (A) 表面上的温度差异 ； 以及至少一个控制单元 (6)， 其通过 由所述热感摄像机 (5) 检测到的值来进行所述物体 (A) 的三维造型。 2. 根据权利要求 1 所述。
4、的三维扫描仪 (1)， 其特征在于， 所述热感摄像机 (5) 具有处于 7.5-13 微米之间的光谱范围和 320240 的像素分辨率。 3. 根据权利要求 1 所述的三维扫描仪 (1)， 其特征在于， 用于局部性地加热所述物体 (A) 的表面的加热器 (3) 是 CO2激光器。 权 利 要 求 书 CN 102257352 A CN 102257360 A1/2 页 3 三维扫描仪 技术领域 0001 本发明涉及一种三维扫描仪， 其通过实现对透明物体表面上的温度差异分析来建 立所述物体的三维模型而没有其多重反射的问题。 背景技术 0002 由于光不但会从透明物体上反射而且会透过它们， 因此对。
5、透明材料如玻璃和丙烯 酸树脂进行三维测量会导致多重反射的问题。由于该原因， 对透明物体进行三维测量变得 困难。因此， 在使用成像系统的物体表面测量中， 通常关注的是不透明物体而非透明物体。 可通过利用明暗法来进行成形的光度立体或彩色光度立体方法以实现对会反射光的物体 的表面测量。有一种新方法是反射光波段到透明物体上， 并且通过使用通用算法来计算透 明物体的表面形状。偏振法是在计算透明物体形状中的另一有效方法。但是， 所述的方法 要在特定的条件下实施， 并且它们在能够在生产线上进行实时三维造型和用于质量控制中 的进展非常缓慢。 0003 在作为现有技术的美国专利文献 US6367968 中， 提。
6、及了用于通过使用红外热成像 法来在物体表面上进行测量和控制的系统。在所述方法中也使用了焦面阵列摄像机。在美 国专利文献 US6367968 中所提及的装置确定了在已经变薄的物体的厚度中所发生的变化。 在所述文献中， 通过使用照明器来以均匀分布的方式加热特定的区域。接着通过 FFT( 快速 傅里叶变换 ) 方法检测随时间的温度分布， 并且由于在比标准值更薄或更厚的区域中温度 分布是不同的， 因而确定了这些区域。由此可见， 在所述文献中没有进行任何三维造型， 仅 通过使用热成像方法测量了来自表面粗糙度的误差。 0004 发明简述 0005 本发明的目的是实现一种三维扫描仪， 其能够以实时方式进行透。
7、明物体的三维造 型以便在工业中进行质量控制。 0006 本发明的另一目的是实现一种三维扫描仪， 其能通过使用热成像技术来进行透明 物体的三维造型， 而不受到源于透明物体结构的内反射的影响。 0007 本发明的另一目的是实现一种三维扫描仪， 其不但具有透明物体的结构而且具有 不同材料的结构， 并且也能够进行不透明物体的三维造型。 0008 发明详述 0009 在附图中显示了可实现本发明目的的三维扫描仪， 在其中 ： 0010 图 1 是三维扫描仪的示意图。 0011 图中的各部件单独地编号， 其中附图标记涉及以下内容 ： 0012 1. 三维扫描仪 0013 2. 滑块 0014 3. 加热器 。
8、0015 4. 光学体 0016 5. 热感摄像机 说 明 书 CN 102257352 A CN 102257360 A2/2 页 4 0017 6. 控制单元 0018 三维扫描仪1包括 ： 至少一个滑块2， 在其上放置有需要确定表面形状的物体A， 该 滑块具有可动结构 ； 至少一个加热器3， 其提供用于局部性地加热放置在滑块2上的物体A ； 至少一个光学体 4， 其可分散光束以使来自加热器 3 的光束到达滑块 2 上的不同点 ； 至少一 个热感摄像机 5， 其检测在已局部加热的物体 A 的表面上的温度差异 ； 以及至少一个控制单 元 6， 其通过由热感摄像机 5 检测的值来进行物体 A 。
9、的三维造型。 0019 存在于本发明的三维扫描仪 1 上并携带了需要确定表面形状的物体 A 的滑块 2 由 控制单元 6 来控制， 其目的是通过加热器 3 来加热物体的所有区域以得到清晰的信息。当 滑块移动时， 通过加热器 3 局部性地加热存在于滑块 2 上的物体 A。所述加热器 3 优选通过 使用 CO2激光器来加热物体 A 的表面， 作为特定的形状如点、 短线或网格。根据表面上的高 度变化， 在这些形状上可发生变形或变化。通过热感摄像机 5 确定这些变化， 控制单元 6 就 可计算出三维表面形状。 0020 在本发明的三维扫描仪 1 中， 加热器 3 的功率由控制单元 6 确定， 以获得根。
10、据材料 的类型和厚度由热感摄像机 5 所确定的最低温度。 0021 优选地， 用于本发明的三维扫描仪 1 中的热感摄像机 5 具有在 7.5-13 微米之间的 光谱范围和320240的像素分辨率。 在所提及的光谱范围中， 玻璃的光透射系数为1， 并 且光反射系数为最大值。在该情况下， 可将玻璃认为是不透明的、 反射性的物体。 0022 在本发明的一个优选实施例中， 物体 A 设于一固定的基座上， 并且存在于扫描仪 1 上的摄像机 5 和加热器 3 的系统是可动的。 0023 在该基本概念的框架中， 能够开发出多个本发明的三维扫描仪 1 的实施例， 本发 明不限于这里所描述的例子， 其基本上决定于权利要求。 说 明 书 CN 102257352 A CN 102257360 A1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102257352 A 。