CN103908031B - 三维扫描仪机头与三维扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维扫描仪机头与三维扫描仪，该机头包括有：一固定装置，一转动件，一驱动装置，一光发射装置，一光接收装置，该驱动装置连接于该固定装置上，该转动件连接于该驱动装置，该光发射装置连接于该转动件并用于向扫描对象发射光线，该光接收装置连接于该转动件并用于接收从扫描对象反射回来的光线，该驱动装置用于驱动该转动件转动并带动该光发射装置与该光接收装置一起转动，以使发射光线覆盖整个扫描对象并使该光接收装置接收从整个扫描对象反射回来的光线。该三维扫描仪机头体积小、结构简单、重量轻、具有良好的便携性。本发明的三维扫描仪机头与一支架连接，构成本发明的三维扫描仪，其同样具有体积小、重量轻、便携性好的特点。

Description

三维扫描仪机头与三维扫描仪

技术领域

本发明涉及扫描仪，特别涉及一种三维扫描仪机头与三维扫描仪。

背景技术

目前市场上的三维人体扫描仪系统一般设置有若干立柱，这些立柱上安装有用来移动扫描仪机头的导轨，在对人体进行扫描时，通过电机控制机头在导轨上上下移动，使得机头内的激光装置和相机装置可以对人体进行从头到脚全面的扫描。但这样做的缺点是，一方面，由于立柱的高度一般要与人体的高度相当，所以整套系统的体积很大，在移动时非常不方便，另一方面，为了使整套系统具有良好的稳定性，一般都采用较重材料来做立柱，这就导致整套扫描仪系统非常笨重，所以说目前市场上的三维人体扫描仪系统移动不方便，而且便携性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中三维扫描仪系统不方便移动、携带性差等缺陷，提供一种带有转动件的三维扫描仪机头与三维扫描仪，这种机头使得三维扫描仪的体积减小，并具有良好的便携性。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种三维扫描仪机头，其特点在于，其包括有：一固定装置，一转动件，一驱动装置，一光发射装置，一光接收装置，该驱动装置连接于该固定装置上，该转动件连接于该驱动装置，该光发射装置连接于该转动件并用于向扫描对象发射光线，该光接收装置连接于该转动件并用于接收从扫描对象反射回来的光线，该驱动装置用于驱动该转动件转动并带动该光发射装置与该光接收装置一起转动，以使发射光线覆盖整个扫描对象并使该光接收装置接收从整个扫描对象反射回来的光线。

较佳地，该转动件在该光发射装置朝向扫描对象的方向所在的竖直平面内转动，该转动件在起始位置处朝向扫描对象的顶端，该转动件在终止位置处朝向扫描对象的底端。

较佳地，该转动件为一转动臂。

较佳地，该驱动装置包括一电机、一固接于该电机上的减速器，该减速器具有一连接轴，该连接轴固接于该转动臂的尾端。

较佳地，该固定装置上设有一支承座，该支承座上固设有一轴承，该连接轴嵌设于该轴承的内圈，该减速器固接于该支承座上。这样就可以通过该减速器的连接轴带动该转动臂转动。

较佳地，该光发射装置为一激光装置，该激光装置包括一激光头，该激光头固接于一激光头固定块，该激光头固定块螺接于该转动臂的首端。

较佳地，该光接收装置为一相机装置，该相机装置包括一相机支撑板，该相机支撑板螺接于该转动臂的尾端，该相机支撑板上螺接一相机PCB板，该相机PCB板上设有一螺接一相机适配器的相机。

较佳地，该三维扫描仪机头还包括一拉簧装置，该拉簧装置包括：一中间为螺纹段、两端为安装段的短拉簧轴，该短拉簧轴以螺纹段螺接于该转动臂的尾端；一一端为螺纹段、另一端为安装段的长拉簧轴，该长拉簧轴以螺纹段螺接于该支承座；两根拉簧，每根所述拉簧的两端分别嵌入该短拉簧轴与该长拉簧轴的安装段。这样就可以保证该转动臂在转动时更平稳，也避免了该电机可能产生的连接轴的偏心运动。

较佳地，该固定装置上还设有一制动装置，该制动装置包括一固接于该固定装置上的带U字型开口的制动臂，该制动臂的侧面设有一开关支撑件，该开关支撑件上设有两调节孔且固设有一开关，该U字型开口处设有一弹性件。该调节孔可以调节固设于该开关支撑件上的开关的位置，以使得该转动臂可以使该开关动作，该弹性件使得该转动臂在碰到该开关并停止转动后可以弹回一小段距离，也就不再压迫于该开关而是抵靠在该弹性件上，此位置即为该转动臂的起始位置。

较佳地，该固定装置上还设有一外连装置，该外连装置包括若干固设于该固定装置上的夹紧环，该些夹紧环夹紧一支撑管，该支撑管用于支撑三维扫描仪机头于一支架上。

较佳地，该三维扫描仪机头还包括一用于遮盖的壳体，该壳体的敞口处与该固定装置固接，该壳体上还设有若干对应于该光发射装置、该光接收装置、该转动件与该支撑管的开口。该壳体可以保护该三维扫描仪机头的内部结构。

较佳地，该固定装置为一底板。

本发明还提供一种三维扫描仪，其包括一支架，其特点在于，其还包括如上所述的三维扫描仪机头，该三维扫描仪机头与该支架相连接。

本发明的积极进步效果在于：本发明的三维扫描仪机头体积小、结构简单、重量轻，具有良好的便携性。本发明的三维扫描仪同样具有体积小、重量轻、便携性好的特点。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的局部爆炸结构示意图。

图3为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的底座及固设其上的支承座、制动装置、外连装置等的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的激光装置的爆炸结构示意图。

图5为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的相机装置的爆炸结构示意图。

图6为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的驱动装置的爆炸结构示意图。

图7为本发明较佳实施例中三维扫描仪机头的制动装置的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

本实施例中的三维扫描仪用于对人体进行扫描，所以下文中称之为三维人体扫描仪和三维人体扫描仪机头。如图1所示，本发明的三维人体扫描仪机头，其包括有：一固定装置，一转动件，一驱动装置，一光发射装置，一光接收装置。在本实施例中，固定装置为一底板1，转动件为一转动臂2，光发射装置为激光装置3，光接收装置为相机装置4。当然，本领域技术人员应当理解，这些具体化的部件仅是举例说明，他们都可以换成其他能实现相同功能的部件。其中，驱动装置5连接于底板1上，转动臂2连接于驱动装置5，激光装置3连接于转动臂2并用于向人体发射激光，相机装置4连接于转动臂2并用于接收从人体反射回来的光线，驱动装置5用于驱动转动臂2转动并带动激光装置3与相机装置4一起转动，以使发射的激光覆盖整个人体并使相机装置4接收从整个人体反射回来的光线。

转动臂2在激光装置3朝向人体的方向所在的竖直平面内转动，转动臂2在起始位置处朝向人体的头部，该转动臂2在终止位置处朝向人体的脚部。

如图1、6所示，底板1上设有一支承座11，用于支承起驱动装置5，当然，本领域技术人员应当理解，采用支承座11来支承驱动装置5只是一种较佳的方案，当然也可以直接将驱动装置5固接在底板1上。支承座11上固设有一轴承111，该轴承111以一大螺钉112和一小螺钉113周向固定于支承座上。

如图2、6所示，驱动装置5包括一步进电机51、一固接于该步进电机51上的减速器52，驱动装置5通过减速器52以螺钉方式固定于支承座11右侧的螺纹孔114内，减速器52伸出一连接轴521，连接轴521嵌设于该轴承111的内圈，并以螺钉5211方式固定于转动臂2尾端的螺纹孔21内。当然，该驱动装置5的连接轴未必需要固定于转动臂的尾端，固定于转动臂的其他位置也是可以的。驱动装置5由程序控制，步进电机51带动转动臂2在0至72度范围内动作。

如图4所示，激光装置3包括一激光头31，激光头31用聚乙酯胶水固定于激光头固定块32的固定孔321内，激光头固定块32以螺钉322通过转动臂2首端的安装孔22并旋入激光头固定块32螺纹孔323的方式固定。

如图5所示，相机装置4包括一相机支撑板41，相机支撑板41以螺钉411方式固定于转动臂2尾端的螺纹孔23内，相机支撑板41上螺接一相机PCB板42，相机PCB板42上设有一CCD相机43，CCD相机43上螺接一相机适配器44。

如图2、3所示，拉簧装置6包括：一中间为螺纹段、两端为安装段的短拉簧轴61，短拉簧轴61以中间的螺纹段螺接于转动臂2尾端的螺纹孔24；一一端为螺纹段、另一端为安装段的长拉簧轴62，长拉簧轴62以一端的螺纹段螺接固定于支承座11底部的通孔115；两根拉簧（图中未示意），每根拉簧的两端分别嵌入短拉簧轴61与长拉簧轴62的安装段。这样就可以保证转动臂2在转动时更平稳，也避免了步进电机51可能产生的连接轴521的偏心运动。

如图1、7所示，底板上还设有一制动装置7，制动装置7包括一以螺钉方式固定于底板上的带U字型开口的制动臂71，制动臂71的侧面设有一开关支撑件72，开关支撑件72上设有两螺钉调节孔721且固设有一行程开关（图中未示意），在U字型开口处设有一弹簧73。开关支撑件72的位置由螺钉722调节，直至转动臂2可使行程开关动作。弹簧73使得转动臂2在碰到行程开关并停止转动后可以弹回一小段距离，也就不再压迫于行程开关而是抵靠在弹簧73上，此位置即为转动臂2的起始位置。

如图3所示，底板1上还设有一外连装置8，该外连装置包括两个固设于该底板1上的夹紧环81，一支撑管82以螺钉83方式固定于这两个夹紧环81内，支撑管82用于支撑三维扫描仪机头于一支架（图中未示意）上。当然，也可以采用其他形式的外连装置8，只要是能实现将三维扫描仪机头连接于外部支架即可。

如图1所示，一用于遮盖的壳体9，壳体9的敞口处与底板1固接，壳体9上还设有若干对应于激光装置3、相机装置4、转动臂2与支撑管82的开口。壳体9可以保护三维扫描仪机头的内部结构。

以上描述的是本发明的三维人体扫描仪机头的具体结构，将三维人体扫描仪机头通过支撑管82以竖直方向固定于一支架上，即构成了三维人体扫描仪。

在实际操作时，转动臂2一开始是抵靠在制动装置7的弹簧73上的，这时，由于转动臂2与竖直方向成一定的角度，转动臂2上的激光装置3与相机装置4均对准待扫描的人体的头部。随后，由程序控制步进电机51启动而开始对人体进行扫描，随着转动臂2发生转动，转动臂2从起始位置的0度逐渐旋转至72度，在转动臂2旋转了72度时，转动臂2上的激光装置3与相机装置4均对准人体的脚部。此时，由程序控制步进电机51倒转使转动臂2往回旋转，当转动臂2碰到制动装置7的行程开关后，步进电机51停止工作，转动臂2停止旋转，扫描结束。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种三维扫描仪机头，其特征在于，其包括有：一固定装置，一转动件，一驱动装置，一光发射装置，一光接收装置，该驱动装置连接于该固定装置上，该转动件连接于该驱动装置，该光发射装置连接于该转动件并用于向扫描对象发射光线，该光接收装置连接于该转动件并用于接收从扫描对象反射回来的光线，该驱动装置用于驱动该转动件转动并带动该光发射装置与该光接收装置一起转动，以使发射光线覆盖整个扫描对象并使该光接收装置接收从整个扫描对象反射回来的光线；

该转动件在该光发射装置朝向扫描对象的方向所在的竖直平面内转动，该转动件在起始位置处朝向扫描对象的顶端，该转动件在终止位置处朝向扫描对象的底端；

该固定装置上还设有一制动装置，该制动装置包括一固接于该固定装置上的带U字型开口的制动臂，该制动臂的侧面设有一开关支撑件，该U字型开口处设有一弹性件。

2.如权利要求1所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该转动件为一转动臂。

3.如权利要求2所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该驱动装置包括一电机、一固接于该电机上的减速器，该减速器具有一连接轴，该连接轴固接于该转动臂的尾端。

4.如权利要求3所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该固定装置上设有一支承座，该支承座上固设有一轴承，该连接轴嵌设于该轴承的内圈，该减速器固接于该支承座上。

5.如权利要求2所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该光发射装置为一激光装置，该激光装置包括一激光头，该激光头固接于一激光头固定块，该激光头固定块螺接于该转动臂的首端。

6.如权利要求2所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该光接收装置为一相机装置，该相机装置包括一相机支撑板，该相机支撑板螺接于该转动臂的尾端，该相机支撑板上螺接一相机PCB板，该相机PCB板上设有一螺接一相机适配器的相机。

7.如权利要求4所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该三维扫描仪机头还包括一拉簧装置，该拉簧装置包括：一中间为螺纹段、两端为安装段的短拉簧轴，该短拉簧轴以螺纹段螺接于该转动臂的尾端；一一端为螺纹段、另一端为安装段的长拉簧轴，该长拉簧轴以螺纹段螺接于该支承座；两根拉簧，每根所述拉簧的两端分别嵌入该短拉簧轴与该长拉簧轴的安装段。

8.如权利要求1所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该开关支撑件上设有两调节孔且固设有一开关。

9.如权利要求1所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该固定装置上还设有一外连装置，该外连装置包括若干固设于该固定装置上的夹紧环，该些夹紧环夹紧一支撑管，该支撑管用于支撑三维扫描仪机头于一支架上。

10.如权利要求9所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该三维扫描仪机头还包括一用于遮盖的壳体，该壳体的敞口处与该固定装置固接，该壳体上还设有若干对应于该光发射装置、该光接收装置、该转动件与该支撑管的开口。

11.如权利要求1-10中任意一项所述的三维扫描仪机头，其特征在于，该固定装置为一底板。

12.一种三维扫描仪，其包括一支架，其特征在于，其还包括如权利要求1-11中任意一项所述的三维扫描仪机头，该三维扫描仪机头与该支架相连接。