CN106225717A - 原木激光三维扫描轨道传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种原木激光三维扫描轨道传动装置，本发明为解决扫描设备在原木扫描过程中不平稳，使捕获的图形误差较大且模糊不清的问题，进而提出一种原木激光三维扫描轨道传动装置。本发明包括传动滑轨、支架和激光扫描设备，所述传动滑轨上安装所述支架，所述支架上安装所述激光扫描设备，所述传动滑轨平行设置为至少两条，在所述支架底部具有至少两个平行的滑块板，所述滑块板与所述传动滑轨相连，支架在所述传动滑轨上滑移或固定。本发明的有益效果是：能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，提高信号采集的速度和稳定性，利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光‑机‑电一体化”具有实现的可能。

Description

原木激光三维扫描轨道传动装置
技术领域
本发明涉及扫描仪的轨道传动技术领域，具体涉及一种原木激光三维扫描轨道传动装置。
背景技术
树木需要经过较长年限的生长，才能达到适于人类利用的直径；加之树木在生长中受气候条件、天气变化、人为干扰以及动物和微生物对其的影响，导致其尖削度、弯曲度、开裂、节子、腐朽等情况各不相同；由于林木资源是一类与人类生产生活息息相关的重要资源，在构建资源节约型和环境友好型社会的今天，如何合理有效的利用林木资源是一个值得深思的重要课题；如果能够根据每一不同原木的具体情况，对原木外轮廓的形状、尺寸和各种缺陷进行分析和甄选，就有可能更合理的进行木材加工；进而提高锯材、胶合板等木制品的等级，更好的实现对木材资源的合理利用，有效减轻资源和环境压力。
人们为获得原木外轮廓的基本参数，曾普遍采用了肉眼观察和机械测量相结合的测量方法，由于这一方法过分依赖操作者的经验并且测量误差较大，而尖削度、弯曲度及内部缺陷等信息不易获得，因此测量效果并不让人满意；随着测量技术的进步，人们开始利用声学、光学、热学以及电磁学的方法进行物体外轮廓的非接触式测量研究，但由于木材的非均质性、多孔隙和各向异性等原因，导致这些测量方法并不完全适用于原木的测量；如何实现对原木外轮廓的形状、尺寸和各种缺陷进行分析和甄选成为木材加工领域的难题；与此同时，信息和互联网技术的迅猛发展使物联网时代快速到来，促使木材加工产业需要往“光-机-电一体化”的方向前进，如何捕获高精度的原木参数，实现计算机对原木参数的自动分析并将测量结果输出到制造系统，是当前木材加工业需要解决的重要问题。
采用激光以非接触的方式测量距离具有结构简单、测试速度快、实时处理能力强的优点，但由于受到传动装置本身刚性差精度低的限制，导致扫描仪器整体精度低、准确性差，同时也会导致扫描设备在扫描过程中不平稳，使捕获的图形误差较大且模糊不清，因此现有技术中激光测距的方式并不能直接应用于原木外轮廓测量。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的对原木进行激光测量数据精度不高、无法对原木进行激光三维扫描，以及现有技术中获取得到的光学图像模糊不清的一系列问题，进而提出一种原木激光三维扫描轨道传动装置，该原木激光三维扫描轨道传动装置具有传动滑轨、支架和激光扫描设备，所述传动滑轨上安装所述支架，所述支架上安装所述激光扫描设备，所述传动滑轨平行设置为至少两条，在所述支架底部具有至少两个平行的滑块板，所述滑块板与所述传动滑轨相连，支架在所述传动滑轨上滑移或固定。本发明的有益效果是：能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，提高信号采集的速度和稳定性，利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
进一步，所述传动滑轨上设置有滑轨凸起，所述滑块板底部具有滑轨内凹，所述滑块板通过滑轨内凹与所述传动滑轨上的所述滑轨凸起相连。
进一步，所述传动滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，所述滑块板包括与第一滑轨对应的第一滑块板，以及与第二滑轨对应的第二滑块板，所述第一滑块板上具有第一架体，所述第二滑块板上具有第二架体，所述第一架体和第二架体之间通过横梁杆连接。
进一步，所述第一架体包括第一架杆和第二架杆，所述第二架体包括第三架杆和第四架杆，所述第一架杆、第二架杆、第三架杆和第四架杆上均设有能进行升降传动的传动升降轨，且均垂直于所述第一滑轨和第二滑轨所形成的平面；所述支架还具有升降架，所述升降架通过所述传动升降轨与所述第一架体和/或所述第二架体连接。
进一步，所述升降架具有第一升降基座、第二升降基座、弧形架体，所述第一升降基座的两端分别与第一架杆和第二架杆上的传动升降轨连接，所述第二升降基座的两端分别与第三架杆和第四架杆上的传动升降轨连接，所述弧形架体具有两端，其一端与所述第一升降基座连接，另一端与所述第二升降基座连接。
进一步，所述第一架杆和所述第二架杆之间通过若干个加固连板固定连接，所述第三架杆和所述第四架杆之间的下部靠近所述第二滑块板的位置设有加固连板。
进一步，所述弧形架体包括第一弧形件和第二弧形件，所述第一弧形件和所述第二弧形件之间通过加固筋连接，所述激光扫描设备连接于所述加固筋上，所述弧形架体的厚度小于所述加固连板的宽度。
进一步，所述激光扫描设备具有激光发射器和激光接收器，所述激光扫描设备至少为3个，且所述激光扫描设备共同确定一个圆形的平面扫描区域，相邻的所述激光扫描设备所处位置点的圆心角大于90度且小于180度。
进一步，所述横梁杆包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁连接所述第一架杆和所述第三架杆的顶端；所述第二横梁连接所述第二架杆和第四架杆的顶端。
进一步，所述第一升降基座为U形基座，所述U形基座具有从第一架体向外延伸的外凸基座部，所述外凸基座部两端分别连接有第一升降连接端和第二升降连接端，所述第一升降连接端和所述第二升降连接端分别与所述第一架杆和第二架杆上的传动升降轨连接。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的另一形式的总体结构示意图；
图3是本发明的细部结构示意图；
图4是本发明的侧面示意图；
图5是本发明的侧面细部结构示意图；
图6是本发明的操作状态示意图；
图7是本发明的局部结构示意图。
图中各部分含义如下：1传动滑轨；11滑轨凸起；12第一滑轨；13第二滑轨；2支架；21滑块板；211第一滑块板；212第二滑块板；22滑轨内凹；23第一架体；231第一架杆；232第二架杆；24第二架体；241第三架杆；242第四架杆；25横梁杆；251第一横梁；252第二横梁；253横梁固筋；26传动升降轨；27加固连板；3激光扫描设备；31激光发射器；32激光接收器；4升降架；41第一升降基座；42第二升降基座；43弧形架体；431第一弧形件；432第二弧形件；433加固筋；44U形基座；441外凸基座部；442第一升降连接端；443第二升降连接端。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
具体实施方式1：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，其特征在于：所述传动滑轨1上安装所述支架2，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定。
本实施方式的技术效果是：由于具有两条平行设置的传动滑轨，使得支架可以平稳的发生移动，使采集三维图像时光源发出的激光信号照射在原木等物体上之后能准确的被检测器所接受，进而能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，在轨道上通过支架的滑移来采集原木的数据信息提高了信号采集的速度和稳定性，精准的数据利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
具体实施方式2：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述传动滑轨1上设置有滑轨凸起11，所述滑块板21底部具有滑轨内凹22，所述滑块板21通过滑轨内凹22与所述传动滑轨1上的所述滑轨凸起11相连；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：通过在传动滑轨上设置向上的滑道凸起并在滑块板底部设置滑轨内凹，使滑块板和滑道能够紧密连接，并且不易受灰尘等外来物的影响，使传动轨道上支架的移动更顺畅，进而保证图像数据信号的采集精度。
具体实施方式3：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述传动滑轨1包括第一滑轨12和第二滑轨13，所述滑块板21包括与第一滑轨12对应的第一滑块板211，以及与第二滑轨13对应的第二滑块板212，所述第一滑块板211上具有第一架体23，所述第二滑块板212上具有第二架体24，所述第一架体23和第二架体24之间通过横梁杆25连接；其他与具体实施方式1或2相同。
本实施方式的技术效果是：待测原木通常具有较长的长度和较大的直径，普通的支架并不适于原木的测量，采用横梁杆固定两个架体的相对位置，使支架整体的刚度和温度性提升，在采用双滑轨固定支架的同时使支架稳定而不易晃动，提高激光三维扫描的精度。
具体实施方式4：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述第一架体23包括第一架杆231和第二架杆232，所述第二架体24包括第三架杆241和第四架杆242，所述第一架杆231、第二架杆232、第三架杆241和第四架杆242上均设有能进行升降传动的传动升降轨26，且均垂直于所述第一滑轨12和第二滑轨13所形成的平面；所述支架2还具有升降架4，所述升降架4通过所述传动升降轨26与所述第一架体23和/或所述第二架体24连接；其他与具体实施方式1、2或3相同。
本实施方式的技术效果是：由于采用了传动升降轨使得被检测物体摆放位置高度要求降低，可以通过调节升降轨进行调解，使得被检测物体处在扫描探头位置点构成圆的圆心位置，即降低了被检测物体的位置要求，提高了扫描效率，又确保了检测结果的精准性、科学性。
具体实施方式5：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述升降架4具有第一升降基座41、第二升降基座42、弧形架体43，所述第一升降基座41的两端分别与第一架杆231和第二架杆232上的传动升降轨26连接，所述第二升降基座42的两端分别与第三架杆241和第四架杆242上的传动升降轨26连接，所述弧形架体43具有两端，其一端与所述第一升降基座41连接，另一端与所述第二升降基座42连接。其他与具体实施方式1-4中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于升降基座41、升降基座42存在使得被检测物体摆放位置在平行于所述第一滑轨12和所述第二滑轨13组成的平面内的具体位置(方向偏左或偏右)要求降低，可以通过调节升降轨对升降基座41或升降基座42进行调解，使得被检测物体处在扫描探头位置点构成圆的圆心位置，即降低了被检测物体的位置要求，提高了扫描效率，又确保了检测结果的精准性、科学性。
具体实施方式6：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述第一架杆231和所述第二架杆232之间通过若干个加固连板27固定连接，所述第三架杆241和所述第四架杆242之间的下部靠近所述第二滑块板212的位置设有加固连板27；其他与具体实施方式1-5中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于加固连板27的设置使得支架刚性强度加大，进而大幅减小在传动过程中发生的扭曲变形，提高了激光扫描设备对图像数据信号采集的准确性和稳定性，具有提高扫描精度的效果。
具体实施方式7：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述弧形架体43包括第一弧形件431和第二弧形件432，所述第一弧形件431和所述第二弧形件432之间通过加固筋433连接，所述激光扫描设备3连接于所述加固筋433上，所述弧形架体43的厚度D小于所述加固连板27的宽度W；其他与具体实施方式6相同。
本实施方式的技术效果是：由于在分别设置了所述第一弧形件431和第二弧形件432并在所述第一弧形件431和所述第二弧形件432之间设置了加固筋433，使得升降架在水平和竖直方向传动时发生的刚性形变减小，稳定的结构确保了多个激光扫描设备的位置关系相对固定，在调整弧形架体时可以整体对多个激光扫描设备进行调整而无需分别调整每一个激光扫描设备，提高扫描设备调试的效率并有利于提高扫描的精准性。
具体实施方式8：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述激光扫描设备3具有激光发射器31和激光接收器32，所述激光扫描设备3至少为3个，且所述激光扫描设备3共同确定一个圆形的平面扫描区域，相邻的所述激光扫描设备3所处位置点的圆心角大于90度且小于180度；其他与具体实施方式4-7中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于限定了激光扫描设备所处位置点的圆心角大于90度且小于180度使得当采用线激光器进行扫描时被测物体的全部角度都会被设备采集，可以保证在采集过程中没有遗漏，不会出现扫描的死角，进而保证了扫描的效果。
具体实施方式9：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述横梁杆25包括第一横梁251和第二横梁252，所述第一横梁251连接所述第一架杆231和所述第三架杆241的顶端；所述第二横梁252连接所述第二架杆232和第四架杆242的顶端；所述第一横梁251和所述第二横梁252之间设有横梁固筋253；其他与具体实施方式1-8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于设置了所述第一横梁251和第二横梁252使得支架2上的所述第一架体23和第二架体24被牢牢固定，与此同时第一横梁251和第二横梁252并不会影响弧形架体43的升降，确保了整体功能的实现。
具体实施方式10：结合图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，所述第一升降基座41为U形基座44，所述U形基座44具有从第一架体向外延伸的外凸基座部441，所述外凸基座部441两端分别连接有第一升降连接端442和第二升降连接端443，所述第一升降连接端442和所述第二升降连接端443分别与所述第一架杆231和第二架杆232上的传动升降轨26连接；其他与具体实施方式1-8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于设置了U形基座44使得弧形架体43可以偏移所述第一架体23一定距离与外凸基座部441连接，进而使所述第一架体23上具有更多的空间可以设置加固连板27，进而提高了整体结构的刚性。
采用下述实施例验证本发明效果：
实施例一：一种原木激光三维扫描轨道传动装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为0.5～10米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为0.5～3米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为0.2～10mm/s。
实施例二：一种原木激光三维扫描轨道传动装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为8米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为2米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为1mm/s。
实施例三：一种原木激光三维扫描轨道传动装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为8米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为2米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为1mm/s；所述支架2具有升降架4，所述升降架4的最大升高高度为3.5米。
通过上述实施例可较好的获得被扫描物体的表面数据，可重构二维或三维图像；使原木的高清二维或三维图像能够在计算机中被准确还原，在轨道上通过支架的滑移来采集原木的数据信息提高了信号采集的速度和稳定性，精准的数据利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
当利用单个激光扫描设备(单探头)时即可获得物体二维表面信息；每个激光扫描设备都可单独完成二维平面扫描，而当启动多个激光扫描设备时可以通过设备的组合进而获得物体三维信息，通过本发明可以控制多个激光扫描设备严格处于同一平面内，当支架滑动扫描的过程中亦处于同一平面内，可以保证误差降低在0.01mm以下，进而可以准确的获得被扫描物体体积、表面积的数据信息。

Claims (10)

1.一种原木激光三维扫描轨道传动装置，具有传动滑轨(1)、支架(2)和激光扫描设备(3)，其特征在于：所述传动滑轨(1)上安装所述支架(2)，所述支架(2)上安装所述激光扫描设备(3)，所述传动滑轨(1)平行设置至少为两条，在所述支架(2)底部具有至少两个平行的滑块板(21)，所述滑块板(21)与所述传动滑轨(1)相连，支架(2)在所述传动滑轨(1)上滑移或固定。
2.根据权利要求1所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述传动滑轨(1)上设置有滑轨凸起(11)，所述滑块板(21)底部具有滑轨内凹(22)，所述滑块板(21)通过滑轨内凹(22)与所述传动滑轨(1)上的所述滑轨凸起(11)相连。
3.根据权利要求1所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述传动滑轨(1)包括第一滑轨(12)和第二滑轨(13)，所述滑块板(21)包括与第一滑轨(12)对应的第一滑块板(211)，以及与第二滑轨(13)对应的第二滑块板(212)，所述第一滑块板(211)上具有第一架体(23)，所述第二滑块板(212)上具有第二架体(24)，所述第一架体(23)和第二架体(24)之间通过横梁杆(25)连接。
4.根据权利要求3所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述第一架体(23)包括第一架杆(231)和第二架杆(232)，所述第二架体(24)包括第三架杆(241)和第四架杆(242)，所述第一架杆(231)、第二架杆(232)、第三架杆(241)和第四架杆(242)上均设有能进行升降传动的传动升降轨(26)，且均垂直于所述第一滑轨(12)和第二滑轨(13)所形成的平面；所述支架(2)还具有升降架(4)，所述升降架(4)通过所述传动升降轨(26)与所述第一架体(23)和/或所述第二架体(24)连接。
5.根据权利要求4所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述升降架(4)具有第一升降基座(41)、第二升降基座(42)、弧形架体(43)，所述第一升降基座(41)的两端分别与第一架杆(231)和第二架杆(232)上的传动升降轨(26)连接，所述第二升降基座(42)的两端分别与第三架杆(241)和第四架杆(242)上的传动升降轨(26)连接，所述弧形架体(43)具有两端，其一端与所述第一升降基座(41)连接，另一端与所述第二升降基座(42)连接。
6.根据权利要求4或5所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述第一架杆(231)和所述第二架杆(232)之间通过若干个加固连板(27)固定连接，所述第三架杆(241)和所述第四架杆(242)之间的下部靠近所述第二滑块板(212)的位置设有加固连板(27)。
7.根据权利要求5所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述弧形架体(43)包括第一弧形件(431)和第二弧形件(432)，所述第一弧形件(431)和所述第二弧形件(432)之间通过加固筋(433)连接，所述激光扫描设备(3)连接于所述加固筋(433)上，所述弧形架体(43)的厚度(D)小于所述加固连板(27)的宽度(W)。
8.根据权利要求6所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述激光扫描设备(3)具有激光发射器(31)和激光接收器(32)，所述激光扫描设备(3)至少为3个，且所述激光扫描设备(3)共同确定一个圆形的平面扫描区域，相邻的所述激光扫描设备(3)所处位置点的圆心角大于90度且小于180度。
9.根据权利要求4或5所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述横梁杆(25)包括第一横梁(251)和第二横梁(252)，所述第一横梁(251)连接所述第一架杆(231)和所述第三架杆(241)的顶端；所述第二横梁(252)连接所述第二架杆(232)和第四架杆(242)的顶端；所述第一横梁(251)和所述第二横梁(252)之间设有横梁固筋(253)。
10.根据权利要求5所述一种原木激光三维扫描轨道传动装置，其特征在于：所述第一升降基座(41)为U形基座(44)，所述U形基座(44)具有从第一架体向外延伸的外凸基座部(441)，所述外凸基座部(441)两端分别连接有第一升降连接端(442)和第二升降连接端(443)，所述第一升降连接端(442)和所述第二升降连接端(443)分别与所述第一架杆(231)和第二架杆(232)上的传动升降轨(26)连接。
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