本发明涉及一种扫描技术，尤其涉及一种模型扫描装置及其校正方法。
背景技术：
随着立体建模的需求增加(例如牙齿模型的建模)，各式的模型扫描装置被开发出来。然而，由于传统的扫描探头多以平行且邻近于模型物件的方式来设置，而受限于立体空间位置以及周边设备的遮蔽，进而导致容易在扫描的过程中产生死角，而无法取得完整的模型物件轮廓的图像。并且，传统的模型扫描装置还具有机器结构过于复杂的缺点，而导致制造成本居高不下。有鉴于此，如何开发一种模型扫描装置可提供便捷且精确的扫描效果，以下将提出几个实施例的解决方案。
技术实现要素：
本发明提供一种模型扫描装置及其校正方法，可通过取样模组依据对应于各种模型物件的特定取样焦距来动态地调整取样位置，以提供便捷且精确的扫描效果。
本发明的模型扫描装置包括承载模组、投影模组以及取样模组。承载模组设置在模型扫描装置的装置主体。投影模组设置在模型扫描装置的装置主体，并且位于承载模组上方。取样模组可调整地设置在模型扫描装置的延伸臂的定位架上，以倾斜地朝向承载模组。取样模组在定位架上的设置位置依据取样模组的取样焦距来决定。
在本发明的一实施例中，上述的取样模组通过夹角治具来定位取样角度。夹角治具设置于定位架上，并且位于取样模组以及延伸臂之间。夹角治具的第一侧以及第二侧分别顶靠取样模组以及延伸臂。取样模组的取样路径对准于承载模组。夹角治具的第一侧相对于第二侧。夹角治具的第一侧不平行于第二侧。
在本发明的一实施例中，上述的取样角度为投影模组至承载模组之间的投影路径以及取样模组至承载模组之间的取样路径之间的角度。
在本发明的一实施例中，上述的取样模组通过对焦治具来进行对焦。对焦治具设置于承载模组上，以使投影路径垂直于对焦治具的第一参考面。取样路径垂直于对焦治具的第二参考面。对焦治具的第一参考面相邻于第二参考面。第一参考面平行于水平面。
在本发明的一实施例中，上述的夹角治具的第一侧与第二侧之间具有第一角度。对焦治具的第一参考面与第二参考面之间具有第二角度。第一角度等于取样角度。第一角度与第二角度为互补。
在本发明的一实施例中，上述的模型扫描装置还包括处理器。处理器耦接承载模组、投影模组以及取样模组。处理器用以控制承载模组、投影模组以及取样模组。当模型扫描装置执行校正操作时，处理器通过投影模组投射校正图形图像至对焦治具的第一参考面以及第二参考面，以使取样模组在定位架上的设置位置依据投射在第二参考面的校正图形图像来决定。
在本发明的一实施例中，上述的投影模组的投影焦距依据投射在第一参考面的校正图形图像来决定。
在本发明的一实施例中，上述的取样模组包括定焦镜头。
在本发明的一实施例中，上述的承载模组包括平面旋转机构以及垂直旋转机构。当模型扫描装置执行模型扫描操作时，承载模组的平面旋转机构以及垂直旋转机构用以旋转，以使取样模组多角度地取样设置在承载模组上的模型物件。
本发明的校正方法适用于模型扫描装置。模型扫描装置包括承载模组、投影模组以及取样模组。投影模组设置于承载模组上方。取样模组设置于模型扫描装置的延伸臂的定位架上，以倾斜地朝向承载模组。所述校正方法包括以下步骤：将夹角治具设置于定位架上，并且位于取样模组以及延伸臂之间，以通过夹角治具来定位取样模组的取样角度；将夹角治具的第一侧以及第二侧分别顶靠取样模组以及延伸臂，以使取样模组的取样路径对准于承载模组；以及依据取样模组的取样焦距来决定取样模组在定位架上的设置位置。
在本发明的一实施例中，上述的夹角治具的第一侧相对于第二侧。夹角治具的第一侧不平行于第二侧。
在本发明的一实施例中，上述的取样角度为投影模组至承载模组之间的投影路径以及取样模组至承载模组之间的取样路径之间的角度。
在本发明的一实施例中，上述的校正方法还包括：将对焦治具设置于承载模组上，以对取样模组进行对焦，以使投影路径垂直于对焦治具的第一参考面，并且取样路径垂直于对焦治具的第二参考面。对焦治具的第一参考面相邻于第二参考面。第一参考面平行于水平面。
在本发明的一实施例中，上述的夹角治具的第一侧与第二侧之间具有第一角度。对焦治具的第一参考面与第二参考面之间具有第二角度。第一角度等于取样角度。第一角度与第二角度为互补。
在本发明的一实施例中，上述的校正方法还包括：当模型扫描装置执行校正操作时，通过处理器通过投影模组投射校正图形图像至对焦治具的第一参考面以及第二参考面；以及依据投射在第二参考面的校正图形图像来决定取样模组在定位架上的设置位置。
在本发明的一实施例中，上述的校正方法还包括：依据投射在第一参考面的校正图形图像来决定投影模组的投影焦距。
在本发明的一实施例中，上述的取样模组包括定焦镜头。
在本发明的一实施例中，上述的承载模组包括平面旋转机构以及垂直旋转机构。当模型扫描装置执行模型扫描操作时，承载模组的平面旋转机构以及垂直旋转机构用以旋转，以使取样模组多角度地取样设置在承载模组上的模型物件。
基于上述，本发明的模型扫描装置及其校正方法，可通过搭配夹角治具以及对焦治具来正确地校正取样模组的设置位置，以使取样模组可对应于正确的取样焦距来设置，以提供精确的扫描效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的功能电路图；
图2是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的架构示意图；
图3是依照本发明的一实施例的定位架的示意图。；
图4是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的进行定位的示意图；
图5是依照本发明的一实施例的模型物件与对焦治具的比例示意图；
图6是依照本发明的一实施例的校正方法的流程图。
附图标号说明：
100、200、400：模型扫描装置
110：处理器
120、220、420：投影模组
130、230、430：取样模组
140、240、440：承载模组
201、401：装置主体
202、402：延伸臂
203、403：定位架
203h：槽孔
231、431、451：固定件
450：夹角治具
460：对焦治具
510：物件模型
520：固定座
b1：第一侧
b2：第二侧
d1、d2、d3：方向
s1：第一参考面
s2：第二参考面
s610～s660：步骤
sp：取样路径
pp：投影路径
h：高度
α、θ1、θ2：角度
具体实施方式
为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。
图1是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的功能电路图。参考图1，模型扫描装置100包括处理器110、投影模组120、取样模组130以及承载模组140。处理器110耦接投影模组120、取样模组130以及承载模组140。在本实施例中，模型扫描装置100用以对装设在承载模组140上的模型物件执行模型扫描操作，以进行立体建模。模型扫描装置100的处理器110可执行校正操作以及扫描操作。
具体而言，在校正操作中，处理器110用以输出控制信号来操作投影模组120、取样模组130以及承载模组140。处理器110可操作投影模组120投射校正图形图像(例如具有网格图形的图像)至装设在承载模组140上的对焦治具，并且操作取样模组130来取样校正图形图像，以比对投影模组120所投射的校正图形图像与取样模组130的取样结果来进行校正。在模型扫描操作中，处理器110可操作承载模组140进行位置变换，并通过取样模组130进行取样，以取得多张不同视角的模型图像。接着，处理器110可对所述多张不同视角的模型图像进行分析以及立体图像建模。
在本实施例中，处理器110例如包括中央处理单元(centralprocessingunit,cpu)、图像信号处理器(imagesignalprocessor,isp)、系统单芯片(systemonchip,soc)或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits,asic)、可程序化逻辑装置(programmablelogicdevice,pld)、其他类似处理装置或这些装置的组合。并且，在一实施例中，处理器110可进一步耦接存储模组(memory)。所述存储模组可例如存储用于实现本发明的投影模组、取样模组、图像分析的相关运算模组等所需或所产生的数据等，本发明并不加以限制。
在本实施例中，投影模组120例如包括投影机(projector)。在本实施例中，取样模组130例如包括感光耦合元件(chargecoupleddevice,ccd)传感器或互补式金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,cmos)传感器等诸如此类的图像获取元件。在本实施例中，承载模组140例如包括平面旋转机构以及垂直旋转机构。换言之，在取样模组130为固定的状态，而承载模组140为可进行多角度变化的状态下，当取样模组130对承载模组140进行取样时，取样模组130可多角度地对设置在承载模组140上的模型物件进行取样。
此外，在一实施例中，在取样模组130进行取样过程中，投影模组120可同时投射结构光至模型物件，以利处理器110进行后续的模型图像取样、分析以及处理，而有效地对应于实体的模型物件建立精确的立体物件模型，以供使用者可通过相关立体模型绘制软件来对立体物件模型进行便捷的修改以及绘制。
图2是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的架构示意图。图3是依照本发明的一实施例的定位架的示意图。参考图2以及图3，模型扫描装置200可具有如图1实施例的模型扫描装置100的功能电路架构。在本实施例中，承载模组240，设置在模型扫描装置200的装置主体201。投影模组220设置在模型扫描装置200的装置主体201，并且位于承载模组240上方。承载模组240的承载面例如是平行于第一方向d1与第二方向d2所形成的水平面，并且投影模组220的投射光可经由投射路径pp垂直投射至承载模组240。投射路径pp平行于第三方向d3。第一方向d1、第二方向d2以及第三方向d3彼此垂直。
如图3所示，定位架203具有s形的槽孔203h设计，以供取样模组230为可选择性地调整设置在模型扫描装置200的延伸臂202的定位架203上的位置，并且倾斜地朝向承载模组240。取样模组230例如经由固定件231固锁在定位架203上。在本实施例中，取样模组230在定位架203上的设置位置依据取样模组230的取样焦距来决定。取样模组230可经由取样路径sp来取样承载模组240上的模型物件图像。在本实施例中，投射路径pp与取样路径sp之间为取样角度α。值得注意的是，取样模组230的取样焦距是依据设置在承载模组240上的模型物件的模型结构以及模型大小来决定。换言之，本实施例的模型扫描装置200可适用于具有不同模型结构以及不同模型大小的各种模型物件类型，来对应地调整取样模组230在定位架203上的设置位置。因此，本实施例的模型扫描装置200可提供弹性且精确的模型扫描效果。
此外，在本实施例中，承载模组240可进一步包括平面旋转机构(图未示)以及垂直旋转机构(图未示)。当模型扫描装置200执行模型扫描操作时，承载模组240的平面旋转机构以及垂直旋转机构用以旋转模型物件，以使取样模组230可多角度地取样设置在承载模组240上的模型物件，以取得可用以立体建模的多张不同视角的模型图像。
图4是依照本发明的一实施例的模型扫描装置的进行定位的示意图。图5是依照本发明的一实施例的模型物件与对焦治具的比例示意图。参考图4以及图5，模型扫描装置400可具有如图1实施例的模型扫描装置400的功能电路架构。在本实施例中，承载模组440，设置在模型扫描装置400的装置主体401。投影模组420设置在模型扫描装置400的装置主体401，并且位于承载模组440上方。承载模组440的承载面例如是平行于第一方向d1与第二方向d2所形成的水平面，并且投影模组420的投射光可经由投射路径pp垂直投射至承载模组440。并且，在本实施例中，取样模组430可包括定焦镜头。换言之，取样模组430与物件模型之间具有特定的对焦距离。
在本实施例中，当模型扫描装置400执行校正操作时，模型扫描装置400可搭配夹角治具450来定位取样角度(如图2的角度α)。取样模组430经由固定件431固锁在定位架403上。夹角治具450设置于定位架403上，并且位于取样模组430以及延伸臂402之间。夹角治具450例如是经由固定件451来固定在定位架403上。在本实施例中，夹角治具450的第一侧b1以及第二侧b2分别顶靠取样模组430以及延伸臂402。取样模组430的取样路径sp对准于承载模组440。夹角治具450的第一侧b1相对于第二侧b2，并且夹角治具450的第一侧b1不平行于第二侧b2。在本实施例中，夹角治具450的第一侧b1与第二侧b2之间具有第一角度θ1，并且第一角度θ1等于取样角度。
在本实施例中，当模型扫描装置400执行校正操作时，模型扫描装置400的取样模组430通过对焦治具460来进行对焦。对焦治具460设置于承载模组440上，以使投影路径pp垂直于对焦治具460的第一参考面s1。取样路径sp垂直于对焦治具460的第二参考面s2。对焦治具460的第一参考面s1相邻于第二参考面s2，并且第一参考面s1平行于水平面。在本实施例中，对焦治具460的第一参考面s1与第二参考面s2之间具有第二角度θ2，并且第一角度θ1与所述第二角度θ2为互补。
如图5所示，对焦治具460是依据对应的物件模型510来对应设计。物件模型510可固定在固定座520上，并且放置在承载模组440。物件模型510例如是一种牙齿模型。物件模型510固定在固定座520上。在本实施例中，对焦治具460与物件模型510与固定座520的整体高度相同于对焦治具460的高度h。换言之，模型扫描装置400经由对焦治具460校正后，取样模组430可准确地聚焦于牙齿模型的牙弓位置。
在本实施例中，当模型扫描装置400执行校正操作时，模型扫描装置400可通过投影模组420投射校正图形图像(例如具有网格图形的图像)至对焦治具460的第一参考面s1以及第二参考面s2。接着，取样模组430可取样对焦治具460的图像，以进行自动对焦。取样模组430与对焦治具460之间具有固定的特定对焦距离。取样模组430可判断取得的校正图形图像是否清晰，以得知设置位置是否正确。也就是说，在本实施例中，取样模组430在定位架403上的设置位置可依据投射在第二参考面s2的校正图形图像来对应地校正，并且投影模组420的投影焦距可对应地依据投射在第一参考面s1的所述校正图形图像来对应地校正。
然而，在本实施例中，投影模组420的投影焦距可通过使用者手动调整或依据取样模组430的取样结果来自动对焦，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，投影模组420投射至第二参考面s2的校正图形图像还可例如包括具有刻度数值的参考线。因此，当取样模组430取样后，模型扫描装置400的处理器可进行图像判断取样模组430所取样的取样图像是否清晰以及取样位置是否正确。因此，本实施例的模型扫描装置400可通过搭配夹角治具450以及对焦治具460来有效地校正投影模组420以及取样模组430，以使模型扫描装置400可提供精确的扫描效果。
图6是依照本发明的一实施例的校正方法的流程图。参考图4以及图6，本实施例的校正方法可至少适用于图4实施例的模型扫描装置400，以使模型扫描装置400执行以下步骤s610～s660。在步骤s610中，使用者将夹角治具450设置于定位架403上，并且位于取样模组430以及延伸臂402之间。在步骤s620中，使用者将夹角治具450的第一侧b1以及第二侧b2分别顶靠取样模组430以及延伸臂402，以使取样模组430的取样路径sp对准于承载模组440。在步骤s630中，使用者将对焦治具460设置于承载模组440上，以使投影路径pp垂直于对焦治具460的第一参考面s1，并且取样路径sp垂直于对焦治具460的第二参考面s2。在步骤s640中，模型扫描装置400通过投影模组420投射校正图形图像至对焦治具460的第一参考面s1以及第二参考面s2。在步骤s650中，模型扫描装置400依据投射在第二参考面s2的校正图形图像来决定取样模组430在定位架403上的设置位置。在步骤s660中，模型扫描装置400依据投射在第一参考面s1的校正图形图像来决定投影模组420的投影焦距。因此，本实施例的校正方法可有效地校正模型扫描装置400，以使模型扫描装置400可提供精确的扫描效果。
另外，关于本实施例的模型扫描装置400的其他电路元件特征、具体技术细节以及相关实施方式可参考上述图1至图5实施例的内容，而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不再赘述。
综上所述，本发明的模型扫描装置及其校正方法，可通过搭配夹角治具以及对焦治具，来依据对应的模型物件结构以及物件大小，而弹性地调整取样模组的位置。并且，本发明的模型扫描装置可通过对焦治具来有效地进行投影模组与取样模组各别的对焦操作。因此，本发明的模型扫描装置及其校正方法可对应于各种模型物件来快速校正模型扫描装置，并且可提供便捷且精确的扫描效果。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
1.一种模型扫描装置，其特征在于，包括：
承载模组，设置在所述模型扫描装置的装置主体；
投影模组，设置在所述模型扫描装置的所述装置主体，并且位于所述承载模组上方；以及
取样模组，可调整地设置在所述模型扫描装置的延伸臂的定位架上，以倾斜地朝向所述承载模组，并且所述取样模组在所述定位架上的设置位置依据所述取样模组的取样焦距来决定。
2.根据权利要求1所述的模型扫描装置，其中所述取样模组通过夹角治具来定位取样角度，所述夹角治具设置于所述定位架上，并且位于所述取样模组以及所述延伸臂之间，
其中所述夹角治具的第一侧以及第二侧分别顶靠所述取样模组以及所述延伸臂，并且所述取样模组的取样路径对准于所述承载模组，
其中所述夹角治具的所述第一侧相对于所述第二侧，并且所述夹角治具的所述第一侧不平行于所述第二侧。
3.根据权利要求2所述的模型扫描装置，其中所述取样角度为所述投影模组至所述承载模组之间的投影路径以及所述取样模组至所述承载模组之间的所述取样路径之间的角度。
4.根据权利要求3所述的模型扫描装置，其中所述取样模组通过对焦治具来进行对焦，所述对焦治具设置于所述承载模组上，以使所述投影路径垂直于所述对焦治具的第一参考面，并且所述取样路径垂直于所述对焦治具的第二参考面，
其中所述对焦治具的所述第一参考面相邻于所述第二参考面。
5.根据权利要求4所述的模型扫描装置，其中所述夹角治具的所述第一侧与所述第二侧之间具有第一角度，并且所述对焦治具的所述第一参考面与所述第二参考面之间具有第二角度，
其中所述第一角度等于所述取样角度，并且所述第一角度与所述第二角度为互补。
6.根据权利要求5所述的模型扫描装置，还包括：
处理器，耦接所述承载模组、所述投影模组以及所述取样模组，并且用以控制所述承载模组、所述投影模组以及所述取样模组，
其中当所述模型扫描装置执行校正操作时，所述处理器通过所述投影模组投射校正图形图像至所述对焦治具的所述第一参考面以及所述第二参考面，以使所述取样模组在所述定位架上的所述设置位置依据投射在所述第二参考面的所述校正图形图像来决定。
7.根据权利要求6所述的模型扫描装置，其中所述投影模组的投影焦距依据投射在所述第一参考面的所述校正图形图像来决定。
8.根据权利要求1所述的模型扫描装置，其中所述取样模组包括定焦镜头。
9.根据权利要求1所述的模型扫描装置，其中所述承载模组包括平面旋转机构以及垂直旋转机构，当所述模型扫描装置执行模型扫描操作时，所述承载模组的所述平面旋转机构以及所述垂直旋转机构用以旋转，以使所述取样模组多角度地取样设置在所述承载模组上的模型物件。
10.一种校正方法，适用于模型扫描装置，所述模型扫描装置包括承载模组、投影模组以及取样模组，其中所述投影模组设置于所述承载模组上方，并且所述取样模组设置于所述模型扫描装置的延伸臂的定位架上，以倾斜地朝向所述承载模组，其特征在于，所述校正方法包括：
将夹角治具设置于所述定位架上，并且位于所述取样模组以及所述延伸臂之间，以通过所述夹角治具来定位所述取样模组的取样角度；
将所述夹角治具的第一侧以及第二侧分别顶靠所述取样模组以及所述延伸臂，以使所述取样模组的取样路径对准于所述承载模组；以及
依据所述取样模组的取样焦距来决定所述取样模组在所述定位架上的设置位置。
11.根据权利要求10所述的校正方法，其中所述夹角治具的所述第一侧相对于所述第二侧，并且所述夹角治具的所述第一侧不平行于所述第二侧。
12.根据权利要求11所述的校正方法，其中所述取样角度为所述投影模组至所述承载模组之间的投影路径以及所述取样模组至所述承载模组之间的所述取样路径之间的角度。
13.根据权利要求12所述的校正方法，还包括：
将对焦治具设置于所述承载模组上，以对所述取样模组进行对焦，以使所述投影路径垂直于所述对焦治具的第一参考面，并且所述取样路径垂直于所述对焦治具的第二参考面，其中所述对焦治具的所述第一参考面相邻于所述第二参考面。
14.根据权利要求13所述的校正方法，其中所述夹角治具的所述第一侧与所述第二侧之间具有第一角度，并且所述对焦治具的所述第一参考面与所述第二参考面之间具有第二角度，其中所述第一角度等于所述取样角度，并且所述第一角度与所述第二角度为互补。
15.根据权利要求14所述的校正方法，还包括：
当所述模型扫描装置执行校正操作时，通过处理器通过所述投影模组投射校正图形图像至所述对焦治具的所述第一参考面以及所述第二参考面；以及
依据投射在所述第二参考面的所述校正图形图像来决定所述取样模组在所述定位架上的所述设置位置。
16.根据权利要求15所述的校正方法，还包括：
依据投射在所述第一参考面的所述校正图形图像来决定所述投影模组的投影焦距。
17.根据权利要求10所述的校正方法，其中所述取样模组包括定焦镜头。
18.根据权利要求10所述的校正方法，其中所述承载模组包括平面旋转机构以及垂直旋转机构，当所述模型扫描装置执行模型扫描操作时，所述承载模组的所述平面旋转机构以及所述垂直旋转机构用以旋转，以使所述取样模组多角度地取样设置在所述承载模组上的模型物件。
技术总结