专利名称：一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种扫描装置。具体涉及ー种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪。
背景技术：
现有以光刀结合摄像机为三维坐标测量部件的牙列模型三维扫描仪的结构特征I、采用双摄像机单光刀结构，两个摄像机分左右对称布置在光刀两侧，其目的是减少测量的盲区。2、光刀多以小功率激光二极管为发光元件，结合准直物镜和柱面透镜实现。3、由2-5个机械运动轴使被测物相对光刀平面运动，实现被测物表面的三维数字化，若有多个转动轴，则任意两个轴不平行。有以上结构特点的设计可以获得满足临床修复要求的三维数据集合，但也有ー些不足I)采用两个摄象机成本高，数据传输量大，占用计算机软硬件资源多；2)激光是相干光，当照射在粗糙表面吋，反射光互相干渉，存在散斑效应，使原始光带图像质量下降，对准确提取光刀中心坐标不利；3)不能将ー个被测单元充满摄像机全部视场，原始的图象面积与实际面积之比小，即原始像素分辨率不高，要达到较高的原始像素分辨率必须使用高性能摄象机，使仪器成本增加。
发明内容本实用新型的目的是提供一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，其结构稳定可靠，成本低，寿命长，图像无散斑，能减少测量照射盲区。为了达到上述目的，本实用新型有如下技术方案本实用新型的一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，包括光刀，其中水平转台安装在平板上，垂直转台安装在立板上，组合转台安装在水平转台上，水平转台的轴线与垂直转台的轴线垂直并在空间相交，压模夹持器固定在组合转台顶部，所述光刀包括光刀一、光刀ニ，光刀一、光刀ニ、数字摄像机安装在横臂上，横臂通过竖臂固定在垂直转台上，遮光板一通过支撑板一固定在立板上，遮光板ニ固定在水平转台侧面，电控装置与立板连接，光电开关一位于遮光板ー侧面，光电开关二位于遮光板ニ的侧面，光电开关三位于水平转台上，所述电控装置分别与数字摄像机、光刀一、光刀ニ、水平转台驱动电机、垂直转台驱动电机、组合转台驱动电机、竖臂驱动电机、光电开关一、光电开关ニ、光电开关三电连接。其中，所述光刀包括电路板、若干个LED灯、狭缝组件、框架、柱面透镜，所述若干个LED灯排成一行焊装在电路板上，电路板安装在框架的ー个端部，所述柱面透镜安装在框架的另ー个端部，所述狭缝组件固定在框架上，且位于若干个LED灯发光的前方，该狭缝组件用于在若干个LED灯前方形成面狭縫，以使LED灯光通过该面狭縫。其中，所述组合转台包括两个电机、固定导轨、活动导轨、丝杆螺母、丝杆、丝杆轴承座、活动滑板、蜗轮、蜗杆、蜗杆架、光电开关四、遮光片、联轴器、固定滑板、电机安装架，所述两个电机固定在电机安装板上，用于将两个电机布置在ー个平面上，所述蜗杆一端与蜗杆架连接，另一端与轴联器连接，所述蜗轮与蜗杆接触，蜗轮与活动滑板连接，活动滑板在活动导轨上，丝杆的一端与丝杆螺母连接，丝杆的另一端与丝杆轴承座连接，丝杆与活动滑板连接，固定导轨位于活动导轨的ー侧，固定滑板位于活动滑板之下，光电开关四位于活动导轨端部，遮光片位于固定导轨的一端。其中，所述狭缝组件包括两块金属柱、夹垫薄片，夹垫薄片位于两块金属柱的上下两端，该夹垫薄片用于固定两块金属柱形成狭縫。
其中，所述数字摄像机为一部彩色数字摄像机，所述光刀一、光刀ニ为两种顔色光源的光刀。由于采取了以上技术方案，本实用新型的优点在于I)采用单摄象机成本低，数据传输量小，占用计算机软硬件资源少，运行速度快。2)光刀采用非相干光，即LED灯，图象上亮带图案清楚无散斑；由于是多点发光，不易形成阴影，有利于减少測量照射盲区。3)设备结构稳定可靠,成本低,寿命长。

图I为本实用新型整体结构的示意图；图2为本实用新型光刀结构的放大示意图；图3为图2的A-A向的剖视图；图4为本实用新型组合转台结构的放大示意图；图5为图4的左视图。图中，I、电控装置；2、立板；4、竖臂；5、模型；6、模型夹持器；7、组合转台；8、水平转台；9、光刀ニ ；10、数字摄像机；11、光刀一 ；12、横臂；13、垂直转台；14、光电开关一 ；16、支撑板ー ；17、遮光板一 ；18、平板；19、光电开关ニ ；20、遮光板ニ ；21、光电开关三；22、电路板；23、LED灯；24、狭缝组件；25、框架；26、柱面透镜；27、固定导轨；28、活动导轨；29丝杆螺母；30、丝杆；31、活动滑板；32、蜗轮；33、蜗杆架；34、光电开关四；35、遮光片；36、蜗杆；37、联轴器；38、丝杆轴承座；39、固定滑板；40、电机安装架；41、电机。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。參见图1-5，本实用新型的一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，由电控装置、立板、竖臂、模型、模型夹持器、组合转台、组合转台、水平转台、光刀ニ、一部彩色数字摄像机、光刀一、横臂、垂直转台、光电开关一、支撑板一、遮光板一、平板、光电开关ニ、遮光板ニ、光电开关三组成，其中，光刀一、光刀ニ为两种顔色光源的光刀，水平转台安装在平板上，垂直转台安装在立板上，组合转台安装在水平转台上，水平转台的轴线与垂直转台的轴线垂直并在空间相交，压模夹持器固定在组合转台顶部，所述光刀包括光刀一、光刀ニ，光刀一、光刀ニ、数字摄像机安装在横臂上，横臂通过竖臂固定在垂直转台上，遮光板一通过支撑板一固定在立板上，遮光板ニ固定在水平转台侧面，电控装置与立板连接，光电开关一位于遮光板ー侧面，光电开关二位于遮光板ニ的侧面，光电开关三位于水平转台上，所述电控装置分别与数字摄像机、光刀一、光刀ニ、水平转台驱动电机、垂直转台驱动电机、组合转台驱动电机、竖臂驱动电机、光电开关一、光电开关ニ、光电开关三电连接。电控装置包括电源电路、微处理器、电机控制电路。所述光刀由电路板、若干个LED灯、狭缝组件、框架、柱面透镜组成，所述若干个LED灯排成一行焊装在电路板上，电路板安装在框架的ー个端部，所述柱面透镜安装在框架的另ー个端部，所述狭缝组件固定在框架上，且位于若干个LED灯发光的前方，该狭缝组件用于在若干个LED灯前方形成面狭縫，以使LED灯光通过该面狭縫。所述狭缝组件由两块金属柱、夹垫薄片组成，夹垫薄片位于两块金属柱的上下两端，该夹垫薄片用于固定两块金属柱形成狭缝，改变夹垫薄片的厚度能够调节狭缝的宽度。所述组合转台由两个电机、固定导轨、活动导轨、丝杆螺母、丝杆、丝杆轴承座、活动滑板、蜗轮、蜗杆、蜗杆架、光电开关四、遮光片、联轴器、固定滑板、电机安装架组成，所述两个电机固定在电机安装板上，用于将两个电机布置在ー个平面上，所述蜗杆一端与蜗杆架连接，另一端与轴联器连接，所述蜗轮与蜗杆接触，蜗轮与活动滑板连接，活动滑板在活动导轨上，丝杆的一端与丝杆螺母连接，丝杆的另一端与丝杆轴承座连接，丝杆与活动滑板连接，固定导轨位于活动导轨的ー侧，固定滑板位于活动滑板之下，光电开关四位于活动导轨端部，遮光片位于固定导轨的一端。遮光片和光电开关四组成平移零位传感器，蜗轮上可放置载荷物，相对于固定滑板而言，载荷物既实现了转动又实现了平动。本实用新型的原理一部彩色数字摄像机与光刀一、光刀ニ组成非接触三维坐标測量部件，光刀一、光刀ニ为两种不同顔色光源，该双色光刀照射在模型5表面上，彩色数字摄像机拍摄图像，通过彩色分离、亮带提取与重心计算，得到亚像素単位的像素坐标，通过坐标转换算法，得到彩色数字摄像机坐标系内的模型上亮带位置真实三维坐标，再通过坐标变换，得到模型坐标系内的三维坐标，通过组合转台、组合转台、水平转台的机械运动，使亮带遍历模型表面，就获得了模型表面曲面形状的离散三维点云。彩色数字摄像机与双色光刀组成的三维测量部件的有效测量区域是包含水平转台转轴与垂直转台转轴相交交点附近的局部区域，因此具有较高的原始像素分辨率。通过组合转台的转动和平移轴的平移，可以将模型5的某颗牙齿运动到測量区域内，再通过水平转台的旋转，就可以使三维测量部件相对于该牙齿内部某轴线转动，光刀一和光刀ニ组成的双色光刀遍历该牙齿所有表面，从而实现统ー坐标下的牙列所有牙齿的单牙高精度扫描。本实用新型的特点是水平转台转轴与组合转台转轴平行，中心距可变。显然，本实用新型的上述实例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
权利要求1.一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，包括光刀，其特征在于水平转台安装在平板上，垂直转台安装在立板上，组合转台安装在水平转台上，水平转台的轴线与垂直转台的轴线垂直并在空间相交，压模夹持器固定在组合转台顶部，所述光刀包括光刀一、光刀ニ，光刀一、光刀ニ、数字摄像机安装在横臂上，横臂通过竖臂固定在垂直转台上，遮光板一通过支撑板一固定在立板上，遮光板ニ固定在水平转台侧面，电控装置与立板连接，光电开关一位于遮光板ー侧面，光电开关二位于遮光板ニ的侧面，光电开关三位于水平转台上，所述电控装置分别与数字摄像机、光刀一、光刀ニ、水平转台驱动电机、垂直转台驱动电机、组合转台驱动电机、竖臂驱动电机、光电开关一、光电开关ニ、光电开关三电连接。
2.按照权利要求I所述的ー种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，其特征在于所述光刀包括电路板、若干个LED灯、狭缝组件、框架、柱面透镜，所述若干个LED灯排成一行焊装在电路板上，电路板安装在框架的ー个端部，所述柱面透镜安装在框架的另ー个端部，所述狭缝组件固定在框架上，且位于若干个LED灯发光的前方，该狭缝组件用于在若干个LED灯前方形成面狭縫，以使LED灯光通过该面狭縫。
3.按照权利要求I所述的ー种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，其特征在于所述组合转台包括两个电机、固定导轨、活动导轨、丝杆螺母、丝杆、丝杆轴承座、活动滑板、蜗轮、蜗杆、蜗杆架、光电开关四、遮光片、联轴器、固定滑板、电机安装架，所述两个电机固定在电机安装板上，用于将两个电机布置在ー个平面上，所述蜗杆一端与蜗杆架连接，另一端与轴联器连接，所述蜗轮与蜗杆接触，蜗轮与活动滑板连接，活动滑板在活动导轨上，丝杆的一端与丝杆螺母连接，丝杆的另一端与丝杆轴承座连接，丝杆与活动滑板连接，固定导轨位于活动导轨的ー侧，固定滑板位于活动滑板之下，光电开关四位于活动导轨端部，遮光片位于固定导轨的一端。
4.按照权利要求2所述的ー种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，其特征在于所述狭缝组件包括两块金属柱、夹垫薄片，夹垫薄片位于两块金属柱的上下两端，该夹垫薄片用于固定两块金属柱形成狭縫。
5.按照权利要求I所述的ー种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，其特征在于所述数字摄像机为一部彩色数字摄像机，所述光刀一、光刀ニ为两种顔色光源的光刀。
专利摘要本实用新型涉及一种单摄像机双色光刀四轴牙列模型三维扫描仪，水平转台安装在平板上，垂直转台安装在立板上，组合转台安装在水平转台上，压模夹持器固定在组合转台顶部，光刀一、光刀二、数字摄像机安装在横臂上，横臂通过竖臂固定在垂直转台上，遮光板一通过支撑板一固定在立板上，遮光板二固定在水平转台侧面，电控装置与立板连接，光电开关一位于遮光板一侧面，光电开关二位于遮光板二的侧面，电控装置分别与数字摄像机、光刀一、光刀二、水平转台驱动电机、垂直转台驱动电机、组合转台驱动电机、竖臂驱动电机、光电开关一、光电开关二、光电开关三电连接。本实用新型结构稳定可靠，成本低，寿命长，图像无散斑，能减少测量照射盲区。
文档编号G01B11/24GK202630926SQ20122026613
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者孙玉春, 李忠科, 宋大虎, 吕培军, 王勇 申请人:北京大学口腔医学院