掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的3D掃描儀，是通過投影儀將預設的光線投影到被掃描物體的表面，被掃描物體通過表面將光線反射給光線采集裝置，光線采集裝置將采集到的光線數(shù)據(jù)傳回給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)預設的光線和采集到光線數(shù)據(jù)，計算得出被掃描物體的表面形狀。這種方法可以比較快捷的得到物體的表面輪廓，但是，由于投影儀投影出的預設光線的頻率受到限制，使得掃描儀的掃描速度受到限制，不利于用戶的使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的主要目的在于提供一種控制投影儀圖像信息的掃描儀。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種掃描儀。
[0005]一種掃描儀，所述掃描儀包括主控模塊、圖像控制器、投影儀，以及圖像采集器；
[0006]所述圖像控制器、投影儀，以及圖像采集器均與所述主控模塊電連接；
[0007]所述圖像控制器，用于接收所述主控模塊發(fā)送的圖像控制信號，并根據(jù)所述圖像控制信號控制所述投影儀進行投影；
[0008]所述圖像控制信號包括待投影圖像的類型、待投影圖像的數(shù)量、投影待投影圖像的時間間隔，以及投影的幀率；
[0009]所述投影儀用于根據(jù)所述圖像控制信號對被掃描物體進行投影；
[0010]所述圖像采集器，用于對所述被掃描物體表面所述反射的影像進行采集，并將采集的所述影像發(fā)送回所述主控模塊；
[0011]所述主控模塊，用于根據(jù)所述影像形成所述被掃描物體的外形。
[0012]優(yōu)選地，所述圖像控制信號還包括待投影圖像的排列順序。
[0013]優(yōu)選地，所述圖像控制器包括現(xiàn)場可編程門陣列。
[0014]優(yōu)選地，所述圖像控制器還包括DLP單元。
[0015]本實用新型，通過圖像控制器的作用，用戶可根據(jù)實際需求對圖像控制信號的內(nèi)容，待投影圖像的發(fā)送幀率，以及待投影圖像的發(fā)送時間進行設置，使得用戶可以得到根據(jù)需求編輯圖像控制信號的內(nèi)容、調(diào)整發(fā)送待投影圖像的時間和幀率，有利于提高投影儀投影到被掃描物體表面的投影效率和投影精度，進而有利于提高3D掃描儀的掃描效率和掃描質(zhì)量，同時，由于掃描速度得到大幅的提升，使得3D掃描儀可以掃描一定速度內(nèi)的移動物體，提高了 3D掃描儀的適應性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型圖像控制器及掃描儀第一實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型圖像控制器及掃描儀第二實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型圖像控制器及掃描儀第三實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型圖像控制器及掃描儀第四實施例的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為圖3中主控模塊的細化功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]該掃描儀I包括主控模塊10、圖像控制器20、投影儀30，以及圖像采集器50。圖像控制器20、投影儀30，以及圖像采集器50均與主控模塊10電連接。圖像控制器20，用于接收主控模塊10發(fā)送的圖像控制信號，并根據(jù)圖像控制信號控制投影儀30進行投影；圖像控制信號包括待投影圖像的類型、待投影圖像的數(shù)量、投影待投影圖像的時間間隔，以及投影的幀率；投影儀用于根據(jù)圖像控制信號對被掃描物體進行投影；圖像采集器50，用于對被掃描物體表面反射的影像進行采集，并將采集的影像發(fā)送回主控模塊10 ;主控模塊10，用于根據(jù)影像形成被掃描物體的外形。
[0024]以下的實施例中，圖像控制信號以光柵圖像控制信號為例，掃描儀I以3D掃描儀I為例。
[0025]圖像控制器20應用于對輸入投影儀30的圖像控制信號進行執(zhí)行處理。該圖像控制器20包括FPGA(Field — Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)和DLP(DigitalLight Process1n數(shù)字光處理)單元。
[0026]其中，F(xiàn)PGA可對光柵圖像控制信號進行圖像處理和時鐘處理，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物，作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。具體地，圖像控制器根據(jù)圖像控制信號，確定待投影圖像的圖像類型，控制光柵圖像發(fā)送的幀率和發(fā)送的時間。通過FPGA的使用，使得發(fā)送光柵圖像的幀率可控，發(fā)送的具體時間可控，有利于更合理的調(diào)配光柵圖像控制信號的投影與圖像采集器50之間協(xié)調(diào)工作；大幅的提高了發(fā)送光柵圖像的幀率，所支持的理論幀率可達2K fps，即每秒所傳輸?shù)墓鈻艌D像可達2K幀。
[0027]DLP (Digital Light Process1n數(shù)字光處理)將FPGA處理后的光柵圖像控制信號發(fā)送至投影儀30。DLP單元對光柵圖像進行數(shù)字光學處理，其中利用到關(guān)鍵的元件DMD(Digital Micromirror Device數(shù)字微鏡元件)。DMD是在半導體芯片上布置一個由微鏡片(精密、微型的反射鏡)所組成的矩陣，每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素，本質(zhì)上來說，微鏡片的角度只有兩種狀態(tài):“開”和“關(guān)”。微鏡片在兩種狀態(tài)間切換的頻率是可以變化的，這使得DMD反射出的光線呈現(xiàn)出黑(微鏡片處于“關(guān)”狀態(tài))與白(微鏡片處于“開”狀態(tài))之間的各種灰度。DLP單元在接收光柵圖像控制信號后，將編輯好后的光柵圖像控制信號經(jīng)過數(shù)字光處理得到光柵圖像控制信號，并且將光柵圖像控制信號發(fā)送至投影儀30進行投影。
[0028]其中，圖像控制器20與掃描儀I的主控模塊10信號連接，連接的方式有多種，可以通過 URAT (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用異步收發(fā)傳輸器)來實現(xiàn)，也可以通過以太有線或無線局域網(wǎng)來實現(xiàn)，本實施例中，以URAT為優(yōu)，此種傳送方式使得主控模塊10發(fā)送的圖像控制信號可以穩(wěn)定、可靠、高速的傳輸至圖像控制器20。圖像控制器20在接收到圖像控制信號以后，根據(jù)圖像控制信號所包含的內(nèi)容，選擇待投影圖像的類型(光柵圖像)、確定待投影圖像的數(shù)量、投影待投影圖像的時間間隔，以及投影的幀率，圖像控制器20還根據(jù)所述確定的光柵圖像和數(shù)量，對光柵圖像進行投影時的排序。
[0029]投影儀30在接收到光柵圖像控制信號后，根據(jù)光柵圖像控制信號所包括的圖像類型，確定存儲在投影儀30內(nèi)的光柵圖像種類，根據(jù)設置的光柵圖像的發(fā)送時間確定每次發(fā)送光柵圖像的時間間隔，根據(jù)設置的光柵圖像的發(fā)送幀率確定實際的發(fā)送幀率。
[0030]本實施例中，通過圖像控制器20的作用，用戶可根據(jù)實際需求對圖像控制信號的內(nèi)容，待投影圖像的類型、光柵圖像的發(fā)送幀率、待投影圖像的數(shù)量，以及光柵圖像的發(fā)送時間進行設置，使得用戶可以得到根據(jù)需求編輯圖像控制信號的內(nèi)容、調(diào)整發(fā)送光柵圖像的時間和幀率，有利于提高投影儀30投影到被掃描物體40表面的投影效率和投影精度，進而有利于提高3D掃描儀I的掃描效率和掃描質(zhì)量，同時，由于掃描速度得到大幅的提升，使得3D掃描儀I可以掃描一定速度內(nèi)的移動物體，提高了 3D掃描儀I的適應性。
[0031]下面介紹3D掃描儀I圖像控制信號的投影過程和圖像采集器50與主控模塊10間的工作情況。
[0032]本實施例中，光柵圖像以結(jié)構(gòu)光柵為例，掃描儀I將結(jié)構(gòu)光柵投影到被掃描物體40表面的局部，結(jié)構(gòu)光柵被掃描物體40的表面以影像的形式反射至圖像采集器50，圖像采集器50將采集到影像發(fā)送回主控模塊10。其中，對于被掃描物體40表面的同一位置，投影儀30投射六組結(jié)構(gòu)光柵，圖像采集器50可以得到對應的六組影像，主控模塊10根據(jù)六組影像經(jīng)過計算形成被掃描物體40被投影的表面。
[0033]在上述過程中，圖像采集器50通過以太網(wǎng)或者USB3.0與主控模塊10連接，圖像采集器50采集的影像需要通過接口傳輸回主控模塊10。圖像采集器50和主控模塊10之間的最大傳輸速度受二者之間連接接口限制。為了精確的得到被掃描物體40的外形，使得投影儀30投射到被掃描物體40的光柵信息較多，從而使得圖像采集器50單位時間內(nèi)需要采集的影像數(shù)據(jù)龐大，從而使得圖像采集器50單位時間內(nèi)傳輸給主控模塊10的影像數(shù)據(jù)比較大。這就出現(xiàn)了需要通過的數(shù)據(jù)量大，而接口所允許的單位時間內(nèi)的信息交互量有限，圖像采集器50到主控模塊10之間的傳輸路徑帶寬冗余不夠的矛盾。
[0034]為了解決上述矛盾，在圖像采集器50和主控模塊10之間設置一緩存器60，該緩存器60用于緩存圖像采集器50發(fā)送至主控模塊10的影像數(shù)據(jù)。緩存器60接收圖像采集器50所發(fā)送的影像數(shù)據(jù)，然后將影像數(shù)據(jù)以某一恒定的速度發(fā)送至主控模塊10。同時，將圖像采集器50與圖像控制器20電連接，使得圖像控制器20和圖像采集器50之間相互協(xié)調(diào)。具體地，圖像采集器50與圖像控制器20同時電連接，其中，緩存器60與主控模塊10的連接優(yōu)選為高帶寬的以太網(wǎng)，使得編輯器在用戶的操作下可對投影儀30的投影速率和投影時間進行調(diào)節(jié)，以使得投影速率與圖像采集器50的采集效率相匹配，使得圖像采集器50可以盡可能多的采集到被掃描物體40所述反射的影像數(shù)據(jù)。當然，在其它實施例中，緩存器60和圖像采集器50可以設置在一起，作為一個整體呈現(xiàn)。
[0035]圖像采集器50，緩存器60以及主控模塊10之間的傳輸關(guān)系具體為:圖像采集器50實時的采集影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)實時的發(fā)送至緩存器60，緩存器60按照預設的速率將影像數(shù)據(jù)發(fā)送至主控模塊10。為