一種快速三維激光掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及掃描領(lǐng)域，尤其涉及三維激光掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]三維激光掃描儀按其應(yīng)用場(chǎng)合及測(cè)量范圍可以分為近距離測(cè)量?jī)x和中遠(yuǎn)距離測(cè)量?jī)x。其應(yīng)用范圍廣泛，包括游戲開(kāi)發(fā)里面的場(chǎng)景、室內(nèi)設(shè)計(jì)以及整車零部件設(shè)計(jì)的測(cè)量、事故現(xiàn)場(chǎng)還原、國(guó)家文化遺產(chǎn)保護(hù)、考古工作等方面。
[0003]在所有三維激光掃描儀中，Riegl的VZ400是目前市面上掃描速度最快的產(chǎn)品，掃描單幅場(chǎng)景所需要的時(shí)間為2分鐘。而掃描速度的提高對(duì)于減少勞動(dòng)力強(qiáng)度、節(jié)約資金、提高工作效率至關(guān)重要，本申請(qǐng)針對(duì)此問(wèn)題提出改進(jìn)。激光掃描速度是指掃描單幅環(huán)境所需要的時(shí)間，受到激光器出點(diǎn)頻率與電機(jī)同步控制技術(shù)限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種快速三維激光掃描儀，其包括激光頭、電機(jī)控制模塊、反光鏡、水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述激光頭包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機(jī)控制模塊控制第一電機(jī)和第二電機(jī)，第一電機(jī)控制反光鏡旋轉(zhuǎn)使激光束進(jìn)行豎直方向上的線掃描，激光頭固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，第二電機(jī)用于控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，激光在進(jìn)行線掃描的同時(shí)進(jìn)行水平方向掃描。
[0005]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括計(jì)算單元，所述計(jì)算單元通過(guò)同步控制模塊控制電機(jī)控制模塊。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括底殼、下殼、左上殼和右上殼、支撐構(gòu)件，圓柱形的支撐構(gòu)件固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，左上殼和右上殼通過(guò)螺絲固定，合成整體后通過(guò)螺絲與支撐構(gòu)件固定，隨支撐構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，底殼通過(guò)螺絲與下殼固定。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括刻度環(huán)，刻度環(huán)通過(guò)螺絲固定在下殼。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，電機(jī)控制模塊通過(guò)螺絲固定在下殼。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)電池壓板的螺絲位固定在下殼。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，同步控制模塊通過(guò)螺絲固定在下殼。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，鋰電池通過(guò)機(jī)械卡位固定在電池壓板上，再與底殼緊配。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括電機(jī)編碼器，電機(jī)編碼器通過(guò)聯(lián)軸器固定在電機(jī)的軸上。
[0013]三維激光掃描儀利用激光測(cè)距的原理，獲得被測(cè)物體與激光發(fā)射器間的距離，同時(shí)記錄下激光束的橫向角度和縱向角度，通過(guò)計(jì)算得到被測(cè)物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。通過(guò)對(duì)被測(cè)對(duì)象的多角度立體掃描，獲得被掃描物體表面的大量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行處理、建模.拼接成高精度的數(shù)字模型。該測(cè)量?jī)x器具有非接觸、高精度、快速掃描、成本低等特點(diǎn)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]激光測(cè)距的過(guò)程中，激光器每秒發(fā)出的點(diǎn)云數(shù)目有幾萬(wàn)個(gè)甚至幾十萬(wàn)個(gè)，而在這個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)，需要通過(guò)垂直方向及水平方向的兩個(gè)電機(jī)將這些點(diǎn)分布到三維空間，這是極具挑戰(zhàn)性的。目前上來(lái)講，國(guó)內(nèi)外的三維激光掃描儀的單景掃描時(shí)間都在2分鐘以上，而本申請(qǐng)利用精密的電機(jī)控制系統(tǒng)及同步控制模塊，將海量的激光點(diǎn)與高速電機(jī)進(jìn)行精確匹配，在不降低三維激光掃描儀測(cè)量精度的前提下，提高了掃描速度，單幅全景的掃描時(shí)間為數(shù)十秒。這種快速性可以極大地提高工作效率，現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)間，帶來(lái)巨大無(wú)形的效益。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型工作原理框圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型分解結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖3所示，其中圖中標(biāo)出了內(nèi)部主要部件的標(biāo)號(hào)，關(guān)于支架和殼體未進(jìn)行標(biāo)號(hào)。該裝置包括激光頭100、電機(jī)控制模塊200、反光鏡300、水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400、計(jì)算單元(計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板、嵌入式電腦等高性能處理器)，激光頭100包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機(jī)控制模塊200控制第一電機(jī)201和第二電機(jī)202，第一電機(jī)201用于控制反光鏡300旋轉(zhuǎn)使激光束可以進(jìn)行豎直方向上的線掃描，第二電機(jī)202用于控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400旋轉(zhuǎn)，激光頭100固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400上，使激光可以在進(jìn)行線掃描的同時(shí)進(jìn)行水平方向掃描；
[0021]激光頭100中的激光發(fā)射器用于發(fā)射高頻脈沖激光，當(dāng)激光打到目標(biāo)物體后，再被激光接收器探測(cè)到，并記錄下前后的時(shí)間差，從而確定掃描儀到目標(biāo)物表面的距離，通過(guò)電機(jī)控制模塊200及同步控制模塊500來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確配準(zhǔn)，進(jìn)而計(jì)算出每個(gè)激光點(diǎn)在三維空間中的位置(X，y, z)。
[0022]同步控制模塊500，通過(guò)同步配準(zhǔn)算法將海量的激光點(diǎn)與高速電機(jī)進(jìn)行精確匹配，在不降低測(cè)量精度的同時(shí)，提高掃描的速度，目前單幅三維激光掃描時(shí)間為數(shù)十秒。
[0023]圓柱形的支撐構(gòu)件800固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400上，隨水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。左上殼603和右上殼604通過(guò)螺絲固定，合成整體后通過(guò)螺絲與支撐構(gòu)件800固定，隨支撐構(gòu)件800的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)?？潭拳h(huán)700通過(guò)螺絲固定在下殼602，電機(jī)控制模塊200通過(guò)螺絲固定在下殼602，水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)400通過(guò)電池壓板902的螺絲位固定在下殼602，同步控制模塊500通過(guò)螺絲固定在下殼602，鋰電池901通過(guò)機(jī)械卡位固定在電池壓板902上，再通過(guò)底殼601緊配。底殼601通過(guò)螺絲與下殼602固定。電機(jī)編碼器203通過(guò)聯(lián)軸器固定在電機(jī)202的軸上。
[0024]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:其包括激光頭(100)、電機(jī)控制模塊(200)、反光鏡(300)、水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)，所述激光頭(100)包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機(jī)控制模塊(200)控制第一電機(jī)(201)和第二電機(jī)(202)，第一電機(jī)(201)控制反光鏡(300)旋轉(zhuǎn)使激光束進(jìn)行豎直方向上的線掃描，激光頭(100)固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)上，第二電機(jī)(202)用于控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)旋轉(zhuǎn)，激光在進(jìn)行線掃描的同時(shí)進(jìn)行水平方向掃描。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括計(jì)算單元，所述計(jì)算單元通過(guò)同步控制模塊(500 )控制電機(jī)控制模塊(200 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括底殼(601)、下殼(602 )、左上殼(603 )和右上殼(604)、支撐構(gòu)件(800 )，圓柱形的支撐構(gòu)件(800 )固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)上，隨水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，左上殼(603)和右上殼(604)通過(guò)螺絲固定，合成整體后通過(guò)螺絲與支撐構(gòu)件(800)固定，隨支撐構(gòu)件(800)的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，底殼(601)通過(guò)螺絲與下殼(602)固定。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括刻度環(huán)(700),刻度環(huán)(700)通過(guò)螺絲固定在下殼(602)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:電機(jī)控制模塊(200)通過(guò)螺絲固定在下殼(602 )。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(400)通過(guò)電池壓板(902 )的螺絲位固定在下殼(602 )。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:同步控制模塊(500)通過(guò)螺絲固定在下殼(602 )。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:鋰電池(901)通過(guò)機(jī)械卡位固定在電池壓板(902)上，再與底殼(601)緊配。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括電機(jī)編碼器(203)，電機(jī)編碼器(203)通過(guò)聯(lián)軸器固定在電機(jī)(202)的軸上。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種快速三維激光掃描儀，其包括激光頭、電機(jī)控制模塊、反光鏡、水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述激光頭包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機(jī)控制模塊控制第一電機(jī)和第二電機(jī)，第一電機(jī)控制反光鏡旋轉(zhuǎn)使激光束進(jìn)行豎直方向上的線掃描，激光頭固定在水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，第二電機(jī)用于控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，激光在進(jìn)行線掃描的同時(shí)進(jìn)行水平方向掃描。本申請(qǐng)利用精密的電機(jī)控制系統(tǒng)及同步控制模塊，將海量的激光點(diǎn)與高速電機(jī)進(jìn)行精確匹配，在不降低三維激光掃描儀測(cè)量精度的前提下，提高了掃描速度。
【IPC分類】G01B11/24
【公開(kāi)號(hào)】CN205027316
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520295894
【發(fā)明人】邱純鑫, 劉樂(lè)天
【申請(qǐng)人】深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日