本發明涉及鞋楦三維測量技術領域，具體涉及全自動完整鞋楦三維數據測量技術。

背景技術：

鞋楦是制鞋的基礎和重要模具，作為鞋子的母體，其在整個制鞋產業中占有很重要的地位，是制鞋工藝中鞋款式的基礎，決定了鞋子的形狀和穿鞋的舒適性，因此鞋楦設計要符合人體工程學的要求。目前，中國的制鞋業正面臨著挑戰，傳統的手工制楦的方法制作周期長、精度低、生產效率低，嚴重制約整個制鞋產業的發展，因此必須對現行的制鞋工藝進行全面的自動化改造。隨著計算機及CAD技術的快速發展，使得鞋楦設計與制造自動化成為可能，將CAD技術引入到鞋楦的設計制造中是改造傳統的制鞋業，使其向信息化方向發展的關鍵，也是未來發展的方向，將已有的標準鞋楦進行三維測量，將模型數字化，再用CAD軟件對鞋楦曲面進行三維設計，得到標準鞋楦的三維數據。使用CAD技術對鞋楦進行快速、精準設計的前提是要有精準、全面的鞋楦三維數字數據。

目前，對鞋楦的三維測量技術按照測量的原理進行分類，主要有接觸式和非接觸式測量。

1、接觸式測量：接觸式測量的典型代表就是三坐標測量機(CMM)，它的測量原理是將各種幾何元素轉化為點的坐標位置，三坐標測量機的特點是測量的精度較高，但是它的速度比較慢，測量過程需要人工干預，并且還需要對測量結果進行探頭的半徑補償，尤其對于鞋楦這類對細節三維信息要求比較高的物體，接觸式測量的探頭很難做到那么小，更為嚴重的是接觸式測量在固定鞋楦的位置會產生三維信息丟失，很難獲得完整的鞋楦三維數據信息，這些缺點限制了它在鞋楦三維測量中的應用。

2、非接觸式測量：非接觸式測量的典型代表是光學三維測量，光學三維測量是通過運用光學和電子儀器非接觸地獲取被測物體三維數據的方法和技術。目前，鞋楦三維數據的光學測量方法主要有基于線結構光的方法、基于立體視覺的方法、基于RGB-D深度相機的方法和基于激光測量的方法。

(1)基于線結構光的方法：線結構光三維掃描基于光學三角法原理，其基本原理是由線激光器向被測物體表面投射線結構光條，通過相機拍攝經被測物體表面調制而發生變形的結構光圖像，然后從攜帶有被測物體表面三維形貌信息的圖像中計算出被測物體的三維數據。該方法具有非接觸，掃描速度快，獲取信息豐富，掃描精度高等優點。但是測量精度受物理光學的限制，存在遮擋問題，測量精度與速度相互矛盾，難以同時得到提高。已公開的通過線結構光掃描鞋楦三維信息的方法有四種，第一種采用四個激光器和八個相機，光路直射的方式，體積大，硬件成本高，多組激光器和相機標定過程復雜，在楦頭和楦跟處會出現三維數據丟失；第二種采用三個激光器和三個相機，三組激光器和相機分別位于鞋楦的左上部，右上部和底部，該方式硬件成本比第一種低，但在楦頭和楦跟處三維數據丟失更為嚴重；第三種同樣采用多組激光器和相機，不同之處在于激光器和相機平行放置，通過高鏡面反射原理獲取光條變形圖像進而提取鞋楦三維信息，該方法只是利用高鏡面反射原理改變了相機和激光器的放置方式，同樣沒有解決以上兩種方式的問題；第四種采用六個激光器和三個相機分成三組，每組包括兩個激光器和一個相機，雖然由于激光器價格低于相機而降低了硬件成本，但為了避免每組兩個激光器光條的相互影響，不能同時打開兩個激光器，影響掃描速度，并且由于激光光條在楦頭和楦跟出變化較快，很難得到完整的鞋楦三維數據信息，并且激光器數量的增加必然導致標定過程的復雜。以上四種方式還有一個共性的問題，就是鞋楦在掃描過程中要放置在玻璃平臺上，而激光光線經過玻璃會產生折射效應，導致相機獲取到的激光光條與實際位置有偏差，需要進行算法補償，過程繁瑣。

(2)基于立體視覺的方法：立體視覺的原理是從兩個或多個視點觀察同一景物，以獲取不同視角下的感知圖像，通過三角測量原理計算圖像像素間的位置偏差來獲取景物的三維信息。立體視覺方法最大的特點是拍攝速度快，但立體視覺方法數據處理量大，處理時間長，而且需要進行兩幅圖像的匹配，在物體表面灰度和面形變化不大時，會影響匹配和測量精度，獲得的三維點密度較低，很難得到物體的細節信息，此方法在工業測量領域應用較少。已公開的通過立體視覺獲取鞋楦三維信息的方法有三種，第一種采用內側攝像頭組、外側攝像頭組和底部攝像頭組進行鞋楦三維數據采集，每組包含兩個攝像機，通過對內側、外側和底部的圖像進行校正和拼接，并利用邊緣提取技術獲取鞋楦的三維數據，該方法的成本低，但是由于使用的是網絡攝像頭，鞋楦三維數據精度很難滿足要求，并且在楦頭和楦跟處會產生三維數據缺失，并且很難得到鞋楦的細節三維信息；第二種采用八個分布在鞋楦周圍的相機，通過分布在鞋楦上的標記點，利用三坐標掃描儀把標記點的位置掃描到計算機，通過采集到的腳型的多幅圖像，改變鞋楦統計變形模型中的個性向量，直到模型在各圖像中的投影和腳型的真實圖像相吻合，得到與腳型一致的數字化鞋楦模型，該方法是通過腳的三維信息計算鞋楦的三維信息，所以不是真實的鞋楦三維數據，且裝置復雜，占用空間較大，標記過程復雜，不能實現全自動獲取鞋楦三維信息；第三種通過數碼相機利用多幅特征曲線對鞋楦進行三維測量，該方法同樣需要根據鞋楦的幾何形狀和特征進行布線，然后通過對數碼相機拍攝的圖像進行特征曲線提取，最后通過特征曲線對鞋楦進行三維信息重建，該方法的問題是僅僅通過標記曲線來重建鞋楦三維信息模型，與真實的鞋楦三維信息必然存在差距，而且在鞋楦上的布線過程繁瑣，在鞋楦三維工業測量領域很難推廣應用。

(3)基于RGB-D深度相機的方法：RGB-D攝像機可以同時獲取RGB圖像和深度圖像數據。RGB-D攝像機深度成像的原理是利用光編碼(Light Coding)技術，其中，紅外線發射器與紅外線CMOS攝像機成一定角度對準目標場景，而不均勻透明介質放置于激光發射器鏡頭前，紅外線發射器發射一束紅外線透過不均勻介質后在場景中形成激光散斑，CMOS紅外接收器獲取散斑圖像，并根據RGB-D攝像機內部參數運用數學三角關系換算成深度值。RGB-D相機的優勢在于無需借助標記點便可獲取場景中所有點的三維信息，采集數據的實時性好，三維模型重建速度快。但是RGB-D攝像機拍攝獲取的深度圖像分辨率和精度低，不適合用于工業測量領域。已公開的通過RGB-D相機描鞋楦三維信息的方法有一種，其通過三臺Kinect型號的深度相機分別從左上部、右上部和底部來獲取鞋楦三維信息，然后通過深度相機兩兩標定的方式來拼接成鞋楦三維數據，該方法的問題是，低成本的Kinect相機空間分辨率和精度都較低，不能得到用于后續CAD設計所需要的高精度、高分辨率的鞋楦三維信息，并且三臺Kinect相機很難獲得楦頭和楦跟的三維數據，數據采集不完整，而如果增加相機的數量必然會增加成本和相機標定的復雜性。

(4)基于激光測量的方法：激光測量方法由一個多邊形鏡頭定位的一根直線可視激光束，通過高頻掃描來對物體表面進行掃描測量；應用三角定律，激光束在物體表面經反射后由激光接受器接收，然后經計算獲得物體表面的坐標。激光掃描可以精確地提供三維數據信息，數據處理簡單，受環境影響小。但成本高，精度、測距與掃描速率存在矛盾關系，而且鞋楦是復雜的三維表面，使用激光測量的方法同樣需要解決多個鞋楦三維數據配準的問題。因此目前還沒有通過激光進行鞋楦三維信息測量的方法。

(5)基于面結構光的方法：典型的基于數字光柵投影的面結構光三維測量系統由一個數字光柵投影儀裝置和一個(或多個)工業相機組成。測量時使用數字光柵投影裝置向被測物體投射一組光強呈正弦分布的光柵圖像，并使用工業相機同時拍攝經被測物體表面調制而變形的光柵圖像，然后利用拍攝到的光柵圖像，根據相位計算方法得到光柵圖像的絕對相位值，最后根據預先標定的系統參數或相位-高度映射關系，從絕對相位值計算出被測物體表面的三維點云數據。該方法一次能獲取物體一個表面的三維數據，且掃描速度快，精度和分辨率高，適合三維工業測量領域。問題是，面結構光只能一次獲取鞋楦一個面的三維數據，如果需要獲取完整的鞋楦三維數據，需要對鞋楦在不同角度下進行測量，然后采用標志點自動拼接技術完成。已公開的通過面結構光描鞋楦三維信息的方法有一種，該方法只是通過位于腳底下面的面結構光掃描腳底的三維數據信息，不能獲取完整的鞋楦三維信息。

通過以上分析，一個能應用于鞋楦工業測量領域的三維掃描裝置和方法應該滿足如下要求：

(1)三維數據完整：由于完整的鞋楦三維數據是后續CAD設計軟件數據源，其完整性是最根本的要求。

(2)測量過程全自動化：在鞋楦三維數據測量的過程中，無需操作人員進行參與，測量過程全自動完成，在節省效率的前提下，降低了鞋楦三維測量的復雜性和出錯的概率。

(3)三維數據分辨率和精度較高：滿足精度和分辨率要求的鞋楦三維數據同樣是后續CAD軟件進行設計的前提和基礎，因為只有鞋楦三維信息的數據分辨率和精度滿足要求，通過后續的CAD軟件進行設計才有意義。

(4)測量時間適當：測量時間不能太長，應控制在1-2分鐘以內。

現有的鞋楦三維信息測量裝置很難在以上四點達到很好的平衡，故很難在鞋楦三維工業測量領域得到推廣使用。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決上述現有鞋楦三維測量方法存在的問題，從而提供全自動完整鞋楦三維數據測量裝置及方法。

本發明所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置，包括DLP投影儀、工業相機、鞋楦夾具、鞋楦夾具固定座、標定筒、內環旋轉限位開關、內環蝸輪蝸桿傳動機構、內環擺動限位開關、外環蝸輪蝸桿傳動機構、PC機、控制箱、軸承、外環框架和內環框架；

DLP投影儀用于投射光柵圖像，工業相機用于采集光柵圖像；

鞋楦夾具用于夾緊被測鞋楦，鞋楦夾具通過鞋楦夾具固定座與標定筒頂端緊固連接，標定筒的底端與內環蝸輪蝸桿傳動機構的轉軸固定連接，內環旋轉限位開關用于對標定筒的旋轉進行限位；

鞋楦夾具、鞋楦夾具固定座、標定筒和內環旋轉限位開關均位于內環框架內；

外環蝸輪蝸桿傳動機構的底座與外環框架一側的側板固定連接，外環蝸輪蝸桿傳動機構的轉軸與內環框架一側的側板固定連接，內環擺動限位開關設置在外環框架一側的側板上，用于對內環框架的擺動進行限位；外環框架另一側的側板和內環框架另一側的側板通過軸承連接，使內環框架實現擺動；

控制箱與內環旋轉限位開關和內環擺動限位開關電氣連接，控制箱用于控制內環蝸輪蝸桿傳動機構和外環蝸輪蝸桿傳動機構的轉動；控制箱通過RS232接口與PC機通信，PC機通過HDMI接口與DLP投影儀相連，PC機通過USB口與工業相機相連。

本發明所述的第一種全自動完整鞋楦三維數據測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、面結構三維測量系統的標定：

DLP投影儀向標定板投射正弦光柵，工業相機拍攝帶有正弦光柵的標定板圖像，通過標定算法實現測量系統的標定；

步驟二、被測鞋楦的裝夾：

鞋楦夾具插入被測鞋楦統口處的金屬套管內，夾緊被測鞋楦；

調整鞋楦夾具及鞋楦夾具固定座使被測鞋楦的中心與內環框架的中心重合；

步驟三、粘貼標志點：

在被測鞋楦和/或標定筒的側壁粘貼標志點；

步驟四、待測鞋楦的三維數據測量：

控制箱通過RS232接口給PC機發送測量信號，PC機控制DLP投影儀和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，得到三維數據；

步驟五、待測鞋楦擺動N°：

控制箱驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構，使內環框架擺動N°；

步驟六、待測鞋楦擺動到N°的三維數據測量：

控制箱通過RS232接口給PC機發送測量信號，PC機控制DLP投影儀和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，通過標志點與上次測量得到的三維數據進行自動配準；

步驟七、待測鞋楦軸向旋轉：

控制箱驅動內環蝸輪蝸桿傳動機構使待測鞋楦旋轉度；

步驟八、待測鞋楦軸向旋轉后的三維數據測量：

控制箱通過RS232接口給PC機發送測量信號，PC機控制DLP投影儀和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，通過標志點與上次測量的三維數據進行自動配準；

步驟九、待測鞋楦擺動方向上歸位：

控制箱驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構，使內環框架擺回N°；

重復步驟四至步驟九，直至待測鞋楦旋轉一圈，得到完整的待測鞋楦的三維數據。

本發明所述的第二種全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、面結構三維測量系統的標定：

DLP投影儀向標定板投射正弦光柵，工業相機拍攝帶有正弦光柵的標定板圖像，通過標定算法實現測量系統的標定；

面結構光三維測量系統可以由一個DLP投影儀和一個工業相機組成，也可以由一個DLP投影儀和兩個工業相機組成(兩個工業相機分別位于DLP投影儀的左右兩側)，工業相機與DLP投影儀呈一定的角度。

步驟二、被測鞋楦的裝夾：

鞋楦夾具插入被測鞋楦統口處的金屬套管內，夾緊被測鞋楦；

調整鞋楦夾具及鞋楦夾具固定座使被測鞋楦的中心與內環框架的中心重合；

步驟三、粘貼標志點：

在被測鞋楦和/或標定筒的側壁粘貼標志點；

由于貼標志點有一定的技巧，所以單獨在標定筒上貼標志點可以只操作一次，可降低操作人員的工作量，提高測量的效率；

步驟四、待測鞋楦軸向旋轉：

控制箱驅動內環蝸輪蝸桿傳動機構使待測鞋楦旋轉度，M為大于1的正整數；

步驟五、待測鞋楦軸向旋轉后的三維數據測量：

控制箱通過RS232接口給PC機發送測量信號，PC機控制DLP投影儀和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，得到三維數據；

步驟六、待測鞋楦擺動N°：

控制箱驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構，使內環框架擺動N°；0＜N＜90；

步驟七、待測鞋楦擺動到N°的三維數據測量：

控制箱通過RS232接口給PC機發送測量信號，PC機控制DLP投影儀和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，得到三維數據；

步驟八、三維數據配準：

通過標志點對步驟五和步驟七得到的三維數據進行自動配準；

由于鞋楦旋轉和擺動后的位置，通過工業相機能看到公共的標志點，通過標志點自動拼接技術，實現以上兩個位置的鞋楦三維數據的配準，配準成一組鞋楦三維數據；

重復步驟四至步驟八，直至待測鞋楦旋轉一圈，得到完整的待測鞋楦的三維數據。

本發明將面結構光三維掃描技術與二軸轉臺相結合，實現了全自動完整鞋楦三維數據的測量，所帶來的有益效果有：

(1)通過面結構光三維測量結合自主設計的二軸轉臺，可全方位、無死角的獲取完整的鞋楦三維數據。

(2)雖然面結構光測量方式每次只能獲取一個角度的鞋楦三維信息，但通過在標記筒上貼上標記點(只需貼一次)，然后結合二軸轉臺的旋轉，即可以實現鞋楦三維數據的全自動掃描，整個掃描過程無需人工干預。

(3)采用面結構光三維測量方式，保證測量的鞋楦三維數據具有高的分辨率和精度，完全滿足工業測量領域對數據精度和分辨率的要求。

(4)測量時間較快，可以在1-2分鐘內獲取符合后續CAD軟件設計要求的三維鞋楦數據，大大降低了數據測量的時間，提高了楦廠的工作效率。

本發明適用于測量鞋楦三維數據。

附圖說明

圖1是具體實施方式一所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的結構示意圖；

圖2是具體實施方式二中的鞋楦夾具的結構示意圖；

圖3是圖2的軸向剖視圖；

圖4是具體實施方式三中的鞋楦夾具固定座的結構示意圖；

圖5是具體實施方式四中的六棱柱形標定筒的結構示意圖；

圖6是具體實施方式四中的帶側翼的六棱柱形標定筒的結構示意圖；

圖7是具體實施方式四中的圓柱形標定筒的結構示意圖；

圖8是具體實施方式四中的帶側翼的圓柱形標定筒的結構示意圖；

圖9是具體實施方式五中的控制箱的原理結構示意圖；

圖10是具體實施方式六中的面結構三維測量系統的標定的示意圖；

圖11是具體實施方式六中的測量裝置配合六棱柱形標定筒初始狀態的示意圖；

圖12是具體實施方式六中的測量裝置配合六棱柱形標定筒內環框架擺動N°狀態示意圖；

圖13是具體實施方式六中的測量裝置配合六棱柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖；

圖14是具體實施方式六中的測量裝置配合六棱柱形標定筒內環框架擺回到初始位置狀態示意圖；

圖15是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒初始狀態示意圖；

圖16是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒內環框架擺動N°狀態示意圖；

圖17是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖；

圖18是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒內環框架擺回到初始位置狀態示意圖；

圖19是具體實施方式六中的測量裝置配合圓柱形標定筒初始狀態示意圖；

圖20是具體實施方式六中的測量裝置配合圓柱形標定筒內環框架擺動N°狀態示意圖；

圖21是具體實施方式六中的測量裝置配合圓柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖；

圖22是具體實施方式六中的測量裝置配合圓柱形標定筒內環框架擺回到初始位置狀態示意圖；

圖23是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒初始狀態示意圖；

圖24是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒內環框架擺動N°狀態示意圖；

圖25是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖；

圖26是具體實施方式六中的測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒內環框架擺回到初始位置狀態示意圖；

圖27具體實施方式一所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的立體示意圖；

圖28為由本發明得到的待測鞋楦的三維數據圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置，包括DLP投影儀1、第一工業相機21、第二工業相機22、鞋楦夾具4、鞋楦夾具固定座5、標定筒6、內環旋轉限位開關7、內環蝸輪蝸桿傳動機構8、內環擺動限位開關9、外環蝸輪蝸桿傳動機構10、PC機11、控制箱12、軸承13、外環框架14和內環框架15；

DLP投影儀1用于投射光柵圖像，兩個工業相機均用于采集光柵圖像；

鞋楦夾具4用于夾緊被測鞋楦3，鞋楦夾具4通過鞋楦夾具固定座5與標定筒6頂端緊固連接，標定筒6的底端與內環蝸輪蝸桿傳動機構8的轉軸固定連接，內環旋轉限位開關7用于對標定筒6的旋轉進行限位；

鞋楦夾具4、鞋楦夾具固定座5、標定筒6和內環旋轉限位開關7均位于內環框架15內；

外環蝸輪蝸桿傳動機構10的底座與外環框架14一側的側板固定連接，外環蝸輪蝸桿傳動機構10的轉軸與內環框架15一側的側板固定連接，內環擺動限位開關9設置在外環框架14一側的側板上，用于對內環框架15的擺動進行限位；外環框架14另一側的側板和內環框架15另一側的側板通過軸承13連接，使內環框架15實現擺動；

控制箱12與內環旋轉限位開關7和內環擺動限位開關9電氣連接，控制箱12用于控制內環蝸輪蝸桿傳動機構8和外環蝸輪蝸桿傳動機構10的轉動；控制箱12通過RS232接口與PC機11通信，PC機11通過HDMI接口與DLP投影儀1相連，PC機11通過USB口與工業相機相連。

本實施方式的裝置為二軸轉臺式結構，DLP投影儀向被測鞋楦投射一組光強呈正弦分布的光柵圖像，該光柵圖像會被鞋楦表面調制而發生變形，變形的光柵圖像中包含鞋楦表面的三維信息；DLP投影儀左右各有一個工業相機，三者固定在一個平面上，DLP投影儀位于中心，工業相機21和工業相機22分別位于左右兩側，且與DLP投影儀1形成一定的角度，兩個工業相機同步采集DLP投影儀投射到鞋楦表面發生變形的光柵圖像，用于鞋楦表面三維信息的解算；鞋楦夾具用于夾緊鞋楦，使得鞋楦在二軸轉臺旋轉的過程中不會產生松動或相對轉臺的位移；內環旋轉限位開關7位于內環框架的底板上，標定筒6的外壁設有一根金屬柱，通過金屬柱來實現對標定筒6旋轉的限位，標定筒6的底端與內環蝸輪蝸桿傳動機構8的轉軸固定連接，標定筒6通過螺釘固定在內環框架15的底座上，內環蝸輪蝸桿傳動機構提供鞋楦在內環的旋轉動力；內環擺動限位開關9設置在外環框架14一側的側板上部，內環框架15側板上部設有一根金屬柱，通過該金屬柱來實現對內環框架15擺動的限位；外環蝸輪蝸桿傳動機構提供鞋楦在外環的旋轉動力；PC機用于鞋楦三維數據測量的控制、數據處理，采用PC機(計算機)進行數據處理屬于現有技術；控制箱12與內環蝸輪蝸桿傳動機構8和外環蝸輪蝸桿傳動機構10的蝸輪蝸桿電機連接；控制箱12與PC機的鞋楦CAD掃描設計軟件通信；外環框架用于支撐整個二軸轉臺。

具體實施方式二：結合圖2和圖3具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置作進一步說明，本實施方式中，所述鞋楦夾具4包括套筒41、內部光桿42和緊固螺母43；

套筒41的外壁設有螺紋，套筒41緊密套在內部光桿42外，

套筒41的一端為錐狀筒，且端面為錐的底面，錐狀筒上設有條形縫隙，內部光桿42的一端為與錐狀筒相匹配的錐狀，內部光桿42的另一端設有外螺紋，緊固螺母43與內部光桿42螺紋連接。

當旋轉緊固螺母43時，如圖2所示，內部光桿42向右移動并使帶螺紋的套筒41的左端半徑變大，進而通過摩擦力來實現對鞋楦3的夾緊功能。條形縫隙的方向優選為沿錐形母線的方向，也可以與母線方向有一定夾角。

具體實施方式三：結合圖4具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式二所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置作進一步說明，本實施方式中，所述鞋楦夾具固定座5包括矩形槽51、螺紋孔52和固緊螺釘53；

鞋楦夾具固定座5的一端設有矩形槽51，套筒41通過螺紋孔52與鞋楦夾具固定座5螺紋連接，鞋楦夾具固定座5的另一端設有與螺紋孔52相通的槽，固緊螺釘53穿過該槽，用于緊固套筒41。

螺釘穿過矩形槽51與標定筒6上部的4個螺紋孔連接，并通過其矩形槽結構使得其可在標定筒水平方向的距離進行調節，使被測鞋楦3水平方向的中心與內環框架15的水平方向的中心重合。通過旋轉套筒41調節鞋楦夾具4在垂直方向的距離，使得被測鞋楦3垂直方向的中心與內環框架15垂直方向的中心重合，然后通過固緊螺釘53進行固定，這樣鞋楦在內環框架15旋轉的過程中其中心用于位于DLP投影儀1、工業相機21和工業相機22的視場范圍內。

具體實施方式四：結合圖5至圖8具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式三所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置作進一步說明，本實施方式中，所述標定筒包括柱形主體和底座；

柱形主體的頂端設有螺紋孔，底端固定有底座，底座上設有底座固定孔，通過底座固定孔與內環蝸輪蝸桿傳動機構的轉軸固定連接；柱形主體的側面用于粘貼標志點17。

標志點用于鞋楦三維數據的配準。

本實施方式中，所述柱形主體為六棱柱形或圓柱形。

本實施方式中，所述柱形主體還包括側翼，側翼用于粘貼標志點，側翼與柱形主體側面所夾銳角的角度大于30°且小于60°。

圖5為六棱柱形標定筒的結構示意圖，611為六棱柱主體、612為螺紋孔、613為底座、614為底座固定孔，通過螺紋孔612與鞋楦夾具固定座5連接；

圖6為帶側翼的六棱柱形標定筒的結構示意圖，621為六棱柱主體、622為螺紋孔、623為底座、624為底座固定孔，圖5相比在六棱柱側面多了一個側翼625，其優點在于六棱柱主體和側翼625可同時貼標志點，提高了鞋楦三維數據配準的精度；

圖7為圓柱形標定筒的結構示意圖，631為六棱柱主體、632為螺紋孔、633為底座、634為底座固定孔，通過螺紋孔632與鞋楦夾具固定座5連接；

圖8為帶側翼的圓柱形標定筒的結構示意圖，641為六棱柱主體、642為螺紋孔、643為底座、644為底座固定孔，與圖7相比在圓柱側面多了一個側翼645，其優點在于圓柱主體641和側翼645可同時貼標志點，提高了鞋楦三維數據配準的精度。

具體實施方式五：結合圖9具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式三所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置作進一步說明，本實施方式中，控制箱12包括主控板121、擺動限位開關電路122、擺動電機驅動電路123、RS232串口電路124、旋轉電機驅動電路125和旋轉限位開關電路126；

主控板121通過擺動限位開關電路122與內環擺動限位開關9相連，通過擺動電機驅動電路123與外環蝸輪蝸桿傳動機構10相連，通過RS232串口電路124與PC機11相連，用于數據和控制信號的傳輸，通過旋轉電機驅動電路125與內環蝸輪蝸桿傳動機構8相連，用于控制標定筒6的旋轉，通過旋轉限位開關電路126與內環旋轉限位開關7相連。

具體實施方式六：結合圖10至圖28具體說明本實施方式，本實施方式是基于具體實施方式一所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、面結構三維測量系統的標定：

DLP投影儀1向標定板投射正弦光柵，工業相機拍攝帶有正弦光柵的標定板圖像，通過標定算法實現測量系統的標定；

面結構光三維測量系統包括DLP投影儀和工業相機，面結構光三維測量系統可以由一個DLP投影儀和一個工業相機組成，也可以由一個DLP投影儀和兩個工業相機組成(兩個工業相機分別位于DLP投影儀的左右兩側)，工業相機與DLP投影儀呈一定的角度。

步驟二、被測鞋楦的裝夾：

鞋楦夾具4插入被測鞋楦3統口處的金屬套管內，夾緊被測鞋楦3；

調整鞋楦夾具4及鞋楦夾具固定座5使被測鞋楦3的中心與內環框架15的中心重合；

步驟三、粘貼標志點：

在被測鞋楦3和/或標定筒6的側壁粘貼標志點17；

由于貼標志點有一定的技巧，所以單獨在標定筒上貼標志點可以只操作一次，可降低操作人員的工作量，提高測量的效率；

步驟四、裝置歸位：

通過內環旋轉限位開關7和內環擺動限位開關9分別檢測標定筒6和內環框架15否在初始位置，如果不在初始位置，則分別通過內環蝸輪蝸桿傳動機構8和外環蝸輪蝸桿傳動機構10使標定筒6和內環框架15返回初始位置；

內環旋轉限位開關7和內環擺動限位開關9采用光電開關實現；標定筒6的外壁設有一根金屬柱，通過金屬柱來實現對標定筒6旋轉的限位，標定筒6返回初始位置時該金屬柱遮擋住光束，光電開關檢測不到光束，而標定筒6不在初始位置時光電開關能夠檢測到光束。內環框架15側板上部設有一根金屬柱，內環框架15返回初始位置時該金屬柱遮擋住光束，光電開關檢測不到光束，而內環框架15不在初始位置時光電開關能夠檢測到光束。

步驟五、待測鞋楦的三維數據測量：

控制箱12通過RS232接口給PC機11發送測量信號，PC機11控制DLP投影儀1和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量；

步驟六、待測鞋楦擺動N°：

控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15擺動N°；

步驟七、待測鞋楦擺動到N°的三維數據測量：

控制箱12通過RS232接口給PC機11發送測量信號，PC機11控制DLP投影儀1和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，通過標志點17與上次測量的三維數據進行自動配準；

步驟八、待測鞋楦軸向旋轉：

控制箱12驅動內環蝸輪蝸桿傳動機構8使待測鞋楦旋轉度，M為大于1的正整數；

步驟九、待測鞋楦軸向旋轉后的三維數據測量：

控制箱12通過RS232接口給PC機11發送測量信號，PC機11控制DLP投影儀1和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，通過標志點17與上次測量的三維數據進行自動配準；

步驟十、待測鞋楦擺動方向上歸位：

控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15擺回到初始位置；

重復步驟五至步驟十，直至待測鞋楦旋轉一圈，得到完整的待測鞋楦的三維數據。

下面結合圖10對步驟一的面結構三維測量系統的標定進行進一步說明，整個標定過程需要采集標定板16在不同位置的12張圖片，首先通過控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15帶動標定板16擺動距初始位置20度，然后依次將標定板16順時針旋轉90度，在每次旋轉90度后，通過DLP投影儀1向標定板16投射正弦光柵，工業相機21和工業相機22拍攝帶有正弦光柵的標定板圖像共4張，其次通過控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15帶動標定板16擺動距初始位置30度，重復上述流程獲得標定板圖像4張，最后通過控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15帶動標定板16擺動距初始位置40度，重復上述流程獲得標定板圖像4張，共獲得12張圖片，通過標定算法對DLP投影儀1、工業相機21和工業相機22進行標定。

下面結合圖11、圖12、圖13和圖14對步驟五到十進行進一步說明，其中標定筒6為六棱柱形標定筒，如圖5所示，圖11為測量裝置配合六棱柱形標定筒初始狀態的示意圖，在該位置進行步驟五，執行步驟六之后的狀態為圖12，圖12測量裝置配合六棱柱形標定筒內環框架15擺動N°狀態示意圖，在該位置進行步驟七，執行步驟八之后的狀態為圖13，圖13測量裝置配合六棱柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖，在該位置進行步驟九，執行步驟十之后的狀態為圖14，圖13為測量裝置配合六棱柱形標定筒內環框架15擺回到初始位置狀態示意圖。

下面結合圖15、圖16、圖17和圖18對步驟五到十進行進一步說明，其中標定筒6為帶側翼六棱柱形標定筒，如圖6所示，圖15為測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒初始狀態示意圖，在該位置進行步驟五，執行步驟六之后的狀態為圖16，圖16為測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒內環框架15擺動N°狀態示意圖，在該位置進行步驟七，執行步驟八之后的狀態為圖17，圖17為測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖，在該位置進行步驟九，執行步驟十之后的狀態為圖18，圖18為測量裝置配合帶側翼六棱柱形標定筒內環框架擺回到初始位置狀態示意圖。

下面結合圖19、圖20、圖21和圖22對步驟五到十進行進一步說明，其中標定筒6為圓柱形標定筒，如圖7所示，圖19為測量裝置配合圓柱形標定筒初始狀態示意圖，在該位置進行步驟五，執行步驟六之后的狀態為圖20，圖20為測量裝置配合圓柱形標定筒內環框架15擺動N°狀態示意圖，在該位置進行步驟七，執行步驟八之后的狀態為圖21，圖21為測量裝置配合圓柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖，在該位置進行步驟九，執行步驟十之后的狀態為圖22，圖22為測量裝置配合圓柱形標定筒內環框架15擺回到初始位置狀態示意圖。

下面結合圖23、圖24、圖25和圖26對步驟五到十進行進一步說明，其中標定筒6為帶側翼圓柱形標定筒，如圖8所示，圖23為測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒初始狀態示意圖，在該位置進行步驟五，執行步驟六之后的狀態為圖24，圖24測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒內環框架15擺動N°狀態示意圖，在該位置進行步驟七，執行步驟八之后的狀態為圖25，圖25為測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒待測鞋楦旋轉度狀態示意圖，在該位置進行步驟九，執行步驟十之后的狀態為圖26，圖26為二測量裝置配合帶側翼圓柱形標定筒內環框架15擺回到初始位置狀態示意圖。

圖11至圖26上的鞋楦3和標定筒61、標定筒62、標定筒63、標定筒64上的標志點17可以單獨貼在鞋楦3上，可以單獨貼在標定筒61、標定筒62、標定筒63、標定筒64上，也可以同時貼在鞋楦和標定筒上。標志點17的形狀不僅限于圓形，還可以是其它形狀，標志點17可以用不干膠貼在鞋楦和標定筒上，也可以噴涂在鞋楦和標定筒上。

通過本實施方式的鞋楦三維數據測量方法可以全自動、快速測鞋楦三維數據，測量的三維數據完整、精度和分辨率高。圖27為全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的立體示意圖，圖28為由發明測量得到的鞋楦的三維數據圖。

具體實施方式七：本實施方式是基于具體實施方式一所述的全自動完整鞋楦三維數據測量裝置的測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、面結構三維測量系統的標定：

DLP投影儀1向標定板投射正弦光柵，工業相機拍攝帶有正弦光柵的標定板圖像，通過標定算法實現測量系統的標定；

面結構光三維測量系統可以由一個DLP投影儀和一個工業相機組成，也可以由一個DLP投影儀和兩個工業相機組成(兩個工業相機分別位于DLP投影儀的左右兩側)，工業相機與DLP投影儀呈一定的角度。

步驟二、被測鞋楦的裝夾：

鞋楦夾具4插入被測鞋楦3統口處的金屬套管內，夾緊被測鞋楦3；

調整鞋楦夾具4及鞋楦夾具固定座5使被測鞋楦3的中心與內環框架15的中心重合；

步驟三、粘貼標志點：

在被測鞋楦3和/或標定筒6的側壁粘貼標志點17；

由于貼標志點有一定的技巧，所以單獨在標定筒上貼標志點可以只操作一次，可降低操作人員的工作量，提高測量的效率；

步驟四、裝置歸位：

通過內環旋轉限位開關7和內環擺動限位開關9分別檢測標定筒6和內環框架15否在初始位置，如果不在初始位置，則分別通過內環蝸輪蝸桿傳動機構8和外環蝸輪蝸桿傳動機構10使標定筒6和內環框架15返回初始位置；

內環旋轉限位開關7和內環擺動限位開關9采用光電開關實現；

標定筒6的外壁設有一根金屬柱，通過金屬柱來實現對標定筒6旋轉的限位，標定筒6返回初始位置時該金屬柱遮擋住光束，光電開關檢測不到光束，而標定筒6不在初始位置時光電開關能夠檢測到光束。內環框架15側板上部設有一根金屬柱，內環框架15返回初始位置時該金屬柱遮擋住光束，光電開關檢測不到光束，而內環框架15不在初始位置時光電開關能夠檢測到光束；

步驟五、待測鞋楦軸向旋轉：

控制箱12驅動內環蝸輪蝸桿傳動機構8使待測鞋楦旋轉度，M為大于1的正整數；

步驟六、待測鞋楦軸向旋轉后的三維數據測量：

控制箱12通過RS232接口給PC機11發送測量信號，PC機11控制DLP投影儀1和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，得到三維數據；

步驟七、待測鞋楦擺動N°：

控制箱12驅動外環蝸輪蝸桿傳動機構10，使內環框架15擺動N°；

步驟八、待測鞋楦擺動到N°的三維數據測量：

控制箱12通過RS232接口給PC機11發送測量信號，PC機11控制DLP投影儀1和工業相機對當前位置的待測鞋楦的三維信息進行測量，得到三維數據；

步驟九、三維數據配準：

通過標志點對步驟六和步驟八得到的三維數據進行自動配準；

由于鞋楦旋轉和擺動后的位置，通過工業相機能看到公共的標志點，通過標志點自動拼接技術，實現以上兩個位置的鞋楦三維數據的配準，配準成一組鞋楦三維數據；

重復步驟五至步驟九，直至待測鞋楦旋轉一圈，得到完整的待測鞋楦的三維數據。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發明，但是應該理解的是，這些實施例僅僅是本發明的原理和應用的示例。因此應該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，并且可以設計出其他的布置，只要不偏離所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍。應該理解的是，可以通過不同于原始權利要求所描述的方式來結合不同的從屬權利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。