专利名称：激光扫描系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机辅助检验系统及方法，特别是涉及一种激光扫描系统及方法。
背景技术：
质量是一个企业保持长久发展能力的重要因素之一，如何提高和保证产品质量，是企业活动中的重要内容。为了提高和保证产品质量，对产品实施检验是必不可少的，同时，日渐增多且急迫的检验需求要求企业能够快速、准确地实施产品的检验。
早期对于受测对象的检验，一般采用特定的检验仪器，经人工比对后确定检测值。近年来，随着计算机硬件性能的提高及价格的降低，计算机在受测对象检验活动中被大量的引入，因而提高了检验的速度和准确性。其做法一般是使用扫描机台扫描受测对象，获得由多个三维离散点组成的点的集合，一般称之为点云，将点云数据汇入计算机，执行相应软件对点云数据进行处理，比如点云量测，色阶比对等，从而实现对受测对象的检验。但是，目前扫描机台扫描受测对象一般是通过线扫描方式，其精度较低，尤其是在扫描尺寸较小的受测对象时，其扫描精度较低，不能准确反映受测对象的形状。
所以需要提供一种激光扫描系统及方法，其可通过点扫描方式扫描受测对象，从而可以更准确获取受测对象的点云。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种激光扫描系统及方法，其可通过点扫描方式扫描受测对象，从而可以更准确获取受测对象的点云。
为达成上述的目的，本发明提供一种激光扫描系统，该系统包括一应用服务器、多个扫描机台及一数据库。扫描机台用于扫描受测对象以获得其点云数据，并将该点云数据传送至应用服务器。该扫描机台包括一激光头，用于发出一激光光束，扫描机台通过移动激光头达到扫描受测对象的目的。应用服务器用于控制扫描机台的扫描作业，并获取受测对象的点云数据。数据库用于存储扫描程序、受测对象的点云数据及点云。该扫描程序包括所设定的受测对象的参数及扫描参数、所选择的扫描方式等。该受测对象的参数包括受测对象的名称及编号等。该扫描参数包括激光头移动时的最大速度及加速度、扫描区域、受测对象的扫描角度等。扫描机台通常会多角度多次扫描某一受测对象，以获得该受测对象比较完整的点云数据，其通过调整受测对象的角度进行再次扫描达到多角度多次扫描的目的，比如完成一次扫描后，将受测对象旋转90°，再次扫描该受测对象，该90°即为受测对象的扫描角度。该扫描方式包括矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式。该矩形扫描方式是激光头以矩形路径移动进行扫描的方式；该球形扫描方式是激光头以球形路径移动进行扫描的方式；该曲面扫描方式是激光头以曲面路径移动进行扫描的方式。
应用服务器包括一坐标原点返回模块，用于控制扫描机台的激光头返回坐标原点，以初始化坐标系位置；一参数设定模块，用于设定受测对象的参数及扫描参数，并根据数据库中存储的已扫描的受测对象的参数，判断上述设定的受测对象的参数是否存在；一扫描方式选择模块，用于选择扫描方式，从矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式中选择一种扫描方式；一点云数据采集模块，用于从扫描机台获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式；一点云绘制模块，用于根据上述获取的点云数据绘制点云；一扫描进度显示模块，用于显示扫描进度；一激光头位置显示模块，用于显示扫描过程中激光头所处的空间位置，其通过坐标值(X，Y，Z)表示；一扫描存储模块，用于存储扫描程序、受测对象的点云数据及点云。
本发明还提供一种激光扫描方法，该方法包括以下步骤(a)控制扫描机台的激光头返回坐标原点；(b)设定受测对象的参数；(c)判断上述设定的受测对象的参数是否存在；(d)如果存在相同的受测对象的参数，则转至步骤(h)；(e)如果不存在相同的受测对象的参数，则从矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式中选择一种扫描方式；(f)设定扫描参数；(g)存储上述扫描程序；(h)获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式，并存储该点云数据；(i)根据上述获取的点云数据绘制点云，并存储该点云；(j)显示扫描进度；(k)显示扫描过程中激光头所处的空间位置。
利用本发明，其可通过点扫描方式扫描受测对象，从而可以更准确获取受测对象的点云，且具有自动学习功能，当扫描某一受测对象后，可自动存储该扫描程序，以后扫描同样的受测对象时，可自动执行扫描作业。
图1是本发明激光扫描系统的硬件架构图。
图2是本发明激光扫描系统的应用服务器的功能模块图。
图3是本发明激光扫描方法的作业流程图。
具体实施方式如图1所示，是本发明激光扫描系统的架构图。该系统包括一应用服务器1、一网络2、多个扫描机台3、一连接4及一数据库5。其中分布式分布的多个扫描机台3通过网络2与应用服务器1相连，网络2可以是一企业内部网(Intranet)，也可以是互联网(Internet)或其它类型通讯网络。应用服务器1通过连接4与数据库5相连，连接4是一种数据库连接，如开放式数据库连接(Open DatabaseConnectivity，ODBC)，或者Java数据库连接(Java DatabaseConnectivity，JDBC)。
扫描机台3用于扫描受测对象以获得其点云数据，并将该点云数据传送至应用服务器1。该扫描机台3包括一激光头(图中未示出)，用于发出一激光光束，扫描机台3通过移动激光头达到扫描受测对象的目的。应用服务器1用于控制扫描机台3的扫描作业，并获取受测对象的点云数据。数据库5用于存储扫描程序、受测对象的点云数据及点云。该扫描程序包括所设定的受测对象的参数及扫描参数、所选择的扫描方式等。该受测对象的参数包括受测对象的名称及编号等。该扫描参数包括激光头移动时的最大速度及加速度、扫描区域、受测对象的扫描角度等。扫描机台3通常会多角度多次扫描某一受测对象，以获得该受测对象比较完整的点云数据，其通过调整受测对象的角度进行再次扫描达到多角度多次扫描的目的，比如完成一次扫描后，将受测对象旋转90°，再次扫描该受测对象，该90°即为受测对象的扫描角度。该扫描方式包括矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式。该矩形扫描方式是激光头以矩形路径移动进行扫描的方式；该球形扫描方式是为激光头以球形路径移动进行扫描的方式；该曲面扫描方式是激光头以曲面路径移动进行扫描的方式。
如图2所示，是本发明激光扫描系统的应用服务器的功能模块图。应用服务器1用于控制扫描机台3的扫描作业，并获取受测对象的点云数据，其包括一坐标原点返回模块10、一参数设定模块11、一扫描方式选择模块12、一点云数据采集模块13、一点云绘制模块14、一扫描进度显示模块15、一激光头位置显示模块16及一扫描存储模块17。其中，坐标原点返回模块10用于控制扫描机台3的激光头返回坐标原点，以初始化坐标系位置。该坐标原点为一预先设定的固定点。参数设定模块11用于设定受测对象的参数及扫描参数，并根据数据库5中存储的已扫描的受测对象的参数，判断上述设定的受测对象的参数是否存在，如果存在相同的受测对象的参数，则表明扫描机台3已经扫描过相同的受测对象，本系统将自动执行扫描作业。扫描方式选择模块12用于选择扫描方式，从矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式中选择一种扫描方式。点云数据采集模块13用于从扫描机台3获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式，如将基本图形转换规范(Initial Graphics ExchangeSpecification，IGES)格式转换成文本格式。点云绘制模块14用于根据上述获取的点云数据绘制点云。扫描进度显示模块15用于显示扫描进度。激光头位置显示模块16用于显示扫描过程中激光头所处的空间位置，其通过坐标值(X，Y，Z)表示。扫描存储模块17用于存储扫描程序、受测对象的点云数据及点云。
如图3所示，是本发明激光扫描方法的作业流程图。首先，坐标原点返回模块10控制扫描机台3的激光头返回坐标原点，以初始化坐标系位置(步骤S30)。参数设定模块11设定受测对象的参数，该受测对象的参数包括受测对象的名称及编号等(步骤S31)。然后，参数设定模块11根据数据库5中存储的已扫描的受测对象的参数，判断上述设定的受测对象的参数是否存在(步骤S32)。如果存在相同的受测对象的参数，表明扫描机台3已经扫描过相同的受测对象，则转至步骤S36。如果不存在相同的受测对象的参数，表明扫描机台3没有扫描过相同的受测对象，扫描方式选择模块12从矩形扫描方式、球形扫描方式及曲面扫描方式中选择一种扫描方式(步骤S33)。参数设定模块11设定扫描参数，该扫描参数包括激光头移动时的最大速度及加速度、扫描区域、受测对象的扫描角度等(步骤S34)。然后，扫描存储模块17存储上述扫描程序至数据库5中(步骤S35)。点云数据采集模块13从扫描机台3获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式，如将基本图形转换规范(InitialGraphics Exchange Specification，IGES)格式转换成文本格式，扫描存储模块17存储该点云数据至数据库5中(步骤S36)。点云绘制模块14根据上述获取的点云数据绘制点云，扫描存储模块17存储该点云至数据库5中(步骤S37)。扫描进度显示模块15显示扫描进度(步骤S38)。最后，激光头位置显示模块16显示扫描过程中激光头所处的空间位置，其通过坐标值(X，Y，Z)表示。
权利要求
1.一种激光扫描系统，其包括一应用服务器、多个扫描机台及一数据库，其特征在于扫描机台，用于扫描受测对象以获得其点云数据，并将该点云数据传送至应用服务器，其包括一激光头，用于发出一激光光束；应用服务器，用于控制扫描机台的扫描作业，并获取受测对象的点云数据，其包括一参数设定模块，用于设定受测对象的参数及扫描参数，并根据数据库中存储的已扫描的受测对象的参数，判断上述设定的受测对象的参数是否存在；一扫描方式选择模块，用于选择一种扫描方式；一点云数据采集模块，用于从扫描机台获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式；一点云绘制模块，用于根据上述获取的点云数据绘制点云；及一扫描存储模块，用于将所设定的受测对象的参数及扫描参数、所选择的扫描方式、受测对象的点云数据及点云存储至数据库。
2.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述应用服务器还包括一坐标原点返回模块，用于控制扫描机台的激光头返回坐标原点。
3.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述应用服务器还包括一扫描进度显示模块，用于显示扫描进度。
4.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述应用服务器还包括一激光头位置显示模块，用于显示扫描过程中激光头所处的空间位置。
5.如权利要求1所述的激光扫描系统，其特征在于，所述受测对象的参数，包括受测对象的名称及编号；所述扫描参数，包括激光头移动时的最大速度及加速度、扫描区域、受测对象的扫描角度。
6.一种激光扫描方法，其特征在于，包括如下步骤设定受测对象的名称及编号；选择一种扫描方式；设定扫描参数；获取受测对象的点云数据，将获取的点云数据转换成计算机所能识别处理的格式；及根据上述获取的点云数据绘制点云。
7.如权利要求6所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤控制扫描机台的激光头返回坐标原点。
8.如权利要求6所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤判断上述设定的受测对象的名称及编号是否存在。
9.如权利要求8所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤如果不存在相同的受测对象的名称及编号，则转入步骤选择一种扫描方式。
10.如权利要求8所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤如果存在相同的受测对象的名称及编号，则转入步骤获取受测对象的点云数据。
11.如权利要求6所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤显示扫描进度。
12.如权利要求6所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤显示扫描过程中激光头所处的空间位置。
13.如权利要求6所述的激光扫描方法，其特征在于，还包括步骤存储所设定的受测对象的名称及编号、所设定的扫描参数、所选择的扫描方式、受测对象的点云数据及点云。
全文摘要
一种激光扫描系统及方法，其可通过点扫描方式扫描受测对象。该系统包括一应用服务器、多个扫描机台及一数据库。扫描机台用于扫描受测对象以获得其点云数据，并将该点云数据传送至应用服务器，该扫描机台包括一激光头，用于发出一激光光束。应用服务器用于控制扫描机台的扫描作业，并获取受测对象的点云数据，其包括一参数设定模块、一扫描方式选择模块、一点云数据采集模块、一点云绘制模块及一扫描存储模块。数据库用于存储扫描程序、受测对象的点云数据及点云。利用本发明，其可通过点扫描方式扫描受测对象，从而可以更准确获取受测对象的点云。
文档编号G06F17/50GK1707483SQ20041002757
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月5日 优先权日2004年6月5日
发明者张旨光, 蒋理 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司