CN109029287A - 一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪，包括底板、顶板、透光板、控制器、扫描机构和若干伸缩机构，伸缩机构包括驱动组件和两个伸缩组件，伸缩组件包括伸缩架、连接板和两个第一连杆，扫描机构包括第一扫描组件和两个第二扫描组件，第一扫描组件包括固定环、套环和两个第一扫描单元，第二扫描组件包括平移单元、平移板、第二光源和第二CCD，该便于收缩的采集全面的三维扫描仪通过扫描机构从各个方向扫描物品，保证了数据采集的准确性，便于设备建立精确的模型，不仅如此，在设备使用完后，通过伸缩机构可减小透光板与顶板和底板之间的距离，便于减小设备的体型和占用空间，与现有的伸缩机构相比，提高了设备的实用性。

Description

一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪

技术领域

本发明涉及光电设备领域，特别涉及一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪。

背景技术

三维扫描仪(3D scanner)是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状、几何构造与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)，搜集到的数据常用来进行三维重建计算，在虚拟世界中，创建实际物体的数字模型。

现有的三维扫描仪运行时，通常将物体放置于转盘上，利用转盘带动物体旋转，由扫描头进行扫描，采用这种方式进行扫描时，虽然能够采集到物体侧面的数据，但是无法检测到物体顶部和底部的形状，导致虚拟世界中，建立的模型与实际物体之间存着差别，不仅如此，为了使扫描仪能够采集到各种体型的物件，扫描仪通常体型较大，导致了设备占用过多的空间，不利于人们放置其他设备，进而降低了现有的三维扫描仪的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪，包括底板、顶板、透光板、控制器、扫描机构和若干伸缩机构，所述底板、透光板、顶板和控制器从下而上依次设置，所述控制器内设有PLC，所述伸缩机构周向均匀分布在透光板的外周；

所述伸缩机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件设置在透光板上，两个伸缩组件分别位于驱动组件的上方和下方，所述驱动组件分别通过两个伸缩组件与底板和顶板连接，所述伸缩组件包括伸缩架、连接板和两个第一连杆，所述伸缩架的一端的两侧分别通过两个第一连杆与连接板连接，所述驱动组件与伸缩架的另一端连接，两个伸缩组件的连接板分别固定在底板的上方和顶板的下方；

所述扫描机构包括第一扫描组件和两个第二扫描组件，所述第一扫描组件设置在透光板的上方，两个第二扫描组件分别位于底板的上方和顶板的下方，所述第一扫描组件包括固定环、套环和两个第一扫描单元，所述固定环固定在透光板的上方，所述套环套设在固定环上，两个第一扫描单元分别位于套环的两侧，所述第一扫描单元包括移动板、移动单元、调节单元、横板、吊杆、第一光源和第一CCD，所述移动板固定在套环上，所述移动单元设置在移动板的下方，所述调节单元设置在移动板的上方，所述调节单元与横板的一端传动连接，所述吊杆的顶端固定在横板的另一端，所述第一光源和第一CCD均固定在吊杆的靠近固定环的轴线的一侧，所述第一光源和第一CCD均与PLC电连接；

所述第二扫描组件包括平移单元、平移板、第二光源和第二CCD，所述平移单元与平移板传动连接，所述第二光源和第二CCD均固定在平移板的靠近透光板的一侧，所述第二光源和第二CCD均与PLC电连接。

作为优选，为了驱动伸缩架进行伸缩，所述驱动组件包括固定板、气泵、气缸、活塞和移动块，所述固定板固定在透光板上，所述气缸固定在固定板上，所述气泵与PLC电连接，所述气泵与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端与移动块固定连接，所述移动块和气缸分别与伸缩架的远离连接板的一端的两侧铰接。

作为优选，为了实现移动板的移动，所述移动单元包括第二电机和两个滚轮，所述第二电机固定在移动板的下方，所述第二电机与PLC电连接，两个滚轮分别位于第二电机的两侧，所述第二电机与滚轮传动连接。

作为优选，为了防止套环上下滑动，所述套环的上方和下方均设有限位单元，所述限位单元包括若干限位块，所述限位块周向均匀分布在固定环的外周，所述限位环固定在固定环上。

作为优选，为了调节横板的高度位置，所述调节单元包括第三电机、第三驱动轴和套管，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机固定在移动板的下方，所述第三电机与第三驱动轴的底端传动连接，所述套管套设在第三驱动轴的顶端，所述套管的与第三驱动轴的连接处设有与第三驱动轴匹配的螺纹，所述套管与横板固定连接。

作为优选，为了实现套管的平稳移动，所述套管的两侧均设有固定杆和滑环，所述滑环固定在套管上，所述固定杆固定在移动板的上方，所述滑环套设在固定杆上。

作为优选，为了保证第三电机的驱动力，所述第三电机为直流伺服电机。

作为优选，为了带动平移板移动，所述平移单元包括第四电机、第二连杆和第三连杆，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与第二连杆传动连接，所述第二连杆通过第三连杆与平移板铰接，两个第二扫描组件中的第四电机分别固定在底板的上方和顶板的下方。

作为优选，为了固定平移板的移动方向，所述平移单元还包括两个滑轨，两个滑轨分别位于平移板的两端，所述滑轨的形状为U形，所述平移板套设在滑轨上，两个第二扫描组件中的滑轨分别固定在底板的上方和顶板的下方。

作为优选，为了便于遥控操作设备运行，所述控制器内设有蓝牙。

本发明的有益效果是，该便于收缩的采集全面的三维扫描仪通过扫描机构从各个方向扫描物品，保证了数据采集的准确性，便于设备建立精确的模型，与现有的扫描机构相比，该扫描机构扫描更精准全面，不仅如此，在设备使用完后，通过伸缩机构可减小透光板与顶板和底板之间的距离，便于减小设备的体型和占用空间，与现有的伸缩机构相比，该伸缩机构结构灵活，通过驱动组件同时改变了顶板与透光板的距离和底板与透光板的距离，从而提高了设备的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的便于收缩的采集全面的三维扫描仪的结构示意图；

图2是本发明的便于收缩的采集全面的三维扫描仪的伸缩机构的结构示意图；

图3是本发明的便于收缩的采集全面的三维扫描仪的第一扫描组件的结构示意图；

图4是本发明的便于收缩的采集全面的三维扫描仪的第二扫描组件的结构示意图；

图中：1.底板，2.顶板，3.透光板，4.控制器，5.伸缩架，6.连接板，7.第一连杆，8.固定环，9.套环，10.移动板，11.横板，12.吊杆，13.第一光源，14.第一CCD，15.平移板，16.第二光源，17.第二CCD，18.固定板，19.气泵，20.气缸，21.活塞，22.移动块，23.第二电机，24.滚轮，25.限位块，26.第三电机，27.第三驱动轴，28.套管，29.固定杆，30.滑环，31.第四电机，32.第二连杆，33.第三连杆，34.滑轨。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪，包括底板1、顶板2、透光板3、控制器4、扫描机构和若干伸缩机构，所述底板1、透光板3、顶板2和控制器4从下而上依次设置，所述控制器4内设有PLC，所述伸缩机构周向均匀分布在透光板3的外周；

该三维扫描仪中，通过透光板3外周的伸缩机构将透光板3上方的顶板2和透光板3下方的底板1连接，当需要进行三维扫描时，伸缩机构运行，增大透光板3与底板1的距离和透光板3与顶板2的距离，便于在透光板3的上方放置待扫描的物件，而后通过控制器4操作设备运行，由扫描机构对物品进行全面扫描，扫描完成，取下物品后，通过伸缩机构减小顶板2、底板1与透光板3的距离，便于缩小设备的体型，节省设备的占用空间。

如图2所示，所述伸缩机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件设置在透光板3上，两个伸缩组件分别位于驱动组件的上方和下方，所述驱动组件分别通过两个伸缩组件与底板1和顶板2连接，所述伸缩组件包括伸缩架5、连接板6和两个第一连杆7，所述伸缩架5的一端的两侧分别通过两个第一连杆7与连接板6连接，所述驱动组件与伸缩架5的另一端连接，两个伸缩组件的连接板6分别固定在底板1的上方和顶板2的下方；

PLC控制驱动组件运行，带动上下两侧的伸缩组件同步运作，使得伸缩组件中的伸缩架5发生伸缩，伸缩架5的长度发生变化，伸缩架5通过两个第一连杆7作用在连接板6上，使得连接板6与驱动组件的距离发生变化，从而通过驱动组件同时控制底板1和顶板2移动，改变了底板1与透光板3和顶板2与透光板3的距离。

如图1和图3所示，所述扫描机构包括第一扫描组件和两个第二扫描组件，所述第一扫描组件设置在透光板3的上方，两个第二扫描组件分别位于底板1的上方和顶板2的下方，所述第一扫描组件包括固定环8、套环9和两个第一扫描单元，所述固定环8固定在透光板3的上方，所述套环9套设在固定环8上，两个第一扫描单元分别位于套环9的两侧，所述第一扫描单元包括移动板10、移动单元、调节单元、横板11、吊杆12、第一光源13和第一CCD14，所述移动板10固定在套环9上，所述移动单元设置在移动板10的下方，所述调节单元设置在移动板10的上方，所述调节单元与横板11的一端传动连接，所述吊杆12的顶端固定在横板11的另一端，所述第一光源13和第一CCD14均固定在吊杆12的靠近固定环8的轴线的一侧，所述第一光源13和第一CCD14均与PLC电连接；

扫描机构主要由第一扫描组件和两个第二扫描组件构成，其中第一扫描组件主要负责对物品的外周进行扫描，而两个第二扫描组件用于扫描物品的上方和下方，在扫描时，物品位于固定环8的内侧，PLC控制移动单元运行，带动移动板10移动，使得套环9沿着固定环8的轴线转动，通过调节单元可控制横板11的高度位置，便于设备根据物品的大小调节横板11的位置，利用吊杆12上的第一光源13发生光线，通过第一CCD14接收反射回来的光线，并将光线信号反馈给PLC，PLC收集光线信号进行处理后，通过移动板10绕着固定环8扫描，从而使PLC能够扫描物品的外围的形状。

如图4所示，所述第二扫描组件包括平移单元、平移板15、第二光源16和第二CCD17，所述平移单元与平移板15传动连接，所述第二光源16和第二CCD17均固定在平移板15的靠近透光板3的一侧，所述第二光源16和第二CCD17均与PLC电连接。

PLC控制平移单元运行，带动平移板15移动的过程中，第二光源16向物品的底部和顶板2发射光线，利用第二CCD17接收光线，并将光线信号传递给PLC，PLC根据反馈的光线信号即可确定物品的顶部和底部的形状，配合第一扫描组件的扫描结果，即可完成对物品的全面的扫描。

如图2所示，所述驱动组件包括固定板18、气泵19、气缸20、活塞21和移动块22，所述固定板18固定在透光板3上，所述气缸20固定在固定板18上，所述气泵19与PLC电连接，所述气泵19与气缸20连通，所述活塞21的一端设置在气缸20内，所述活塞21的另一端与移动块22固定连接，所述移动块22和气缸20分别与伸缩架5的远离连接板6的一端的两侧铰接。

固定板18的位置固定，PLC控制气泵19启动，向气缸20中输气或从气缸20内抽气，使得气缸20的气压发生变化，进而使活塞21发生移动，带动移动块22进行移动，使移动块22与气缸20的距离发生变化，从而驱动伸缩架5进行伸缩。

作为优选，为了实现移动板10的移动，所述移动单元包括第二电机23和两个滚轮24，所述第二电机23固定在移动板10的下方，所述第二电机23与PLC电连接，两个滚轮24分别位于第二电机23的两侧，所述第二电机23与滚轮24传动连接。PLC控制第二电机23启动，带动滚轮24在透光板3的上方滚动，使得移动板10沿着固定环8的轴线进行移动。

作为优选，为了防止套环9上下滑动，所述套环9的上方和下方均设有限位单元，所述限位单元包括若干限位块25，所述限位块25周向均匀分布在固定环8的外周，所述限位环固定在固定环8上。利用上下两侧的限位块25固定了套环9的高度位置，防止套环9沿着固定环8的轴线上下滑动，从而保证了移动板10的平稳移动。

如图3所示，所述调节单元包括第三电机26、第三驱动轴27和套管28，所述第三电机26与PLC电连接，所述第三电机26固定在移动板10的下方，所述第三电机26与第三驱动轴27的底端传动连接，所述套管28套设在第三驱动轴27的顶端，所述套管28的与第三驱动轴27的连接处设有与第三驱动轴27匹配的螺纹，所述套管28与横板11固定连接。

PLC控制第三电机26启动，带动第三驱动轴27旋转，第三驱动轴27通过螺纹作用在套管28上，使得套管28沿着第三驱动轴27的轴线移动，进而带动横板11移动。

作为优选，为了实现套管28的平稳移动，所述套管28的两侧均设有固定杆29和滑环30，所述滑环30固定在套管28上，所述固定杆29固定在移动板10的上方，所述滑环30套设在固定杆29上。利用固定在移动板10上的固定杆29固定滑环30的移动方向，从而使得套管28沿着固定杆29的轴线滑动，防止第三驱动轴27旋转时带动套管28转动。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第三电机26的驱动力，所述第三电机26为直流伺服电机。

如图4所示，所述平移单元包括第四电机31、第二连杆32和第三连杆33，所述第四电机31与PLC电连接，所述第四电机31与第二连杆32传动连接，所述第二连杆32通过第三连杆33与平移板15铰接，两个第二扫描组件中的第四电机31分别固定在底板1的上方和顶板2的下方。

PLC控制第四电机31启动，带动第二连杆32转动，第二连杆32通过第三连杆33作用在平移板15上，使得平移板15发生移动。

作为优选，为了固定平移板15的移动方向，所述平移单元还包括两个滑轨34，两个滑轨34分别位于平移板15的两端，所述滑轨34的形状为U形，所述平移板15套设在滑轨34上，两个第二扫描组件中的滑轨34分别固定在底板1的上方和顶板2的下方。通过固定位置的滑轨34固定了平移板15的移动方向，使得平移板15进行平稳的移动。

作为优选，为了便于遥控操作设备运行，所述控制器4内设有蓝牙。通过蓝牙可进行无线数据传输，便于该三维扫描仪与用户的手机、电脑等设备进行无线连接，方便遥控操作设备运行的同时，还可在遥控设备上显示扫描的模型。

该三维扫描仪使用时，通过驱动组件作用在上下两侧的伸缩组件中，改变透光板3与顶板2和底板1之间的距离，便于在透光板3上方的固定环8的内侧放置待扫描的物件，利用第一扫描组件对物品的外围进行扫描，利用两个第二扫描组件分别扫描物品的顶部和底部，便于采集全面的图像，保证设备建立的模型的准确性，在扫描完成后，驱动组件带动伸缩组件运行，减小透光板3与顶板2和底板1之间的距离，从而减小设备的体型，便于用户放置其他设备仪器，进而提高了该三维扫描仪的实用性。

与现有技术相比，该便于收缩的采集全面的三维扫描仪通过扫描机构从各个方向扫描物品，保证了数据采集的准确性，便于设备建立精确的模型，与现有的扫描机构相比，该扫描机构扫描更精准全面，不仅如此，在设备使用完后，通过伸缩机构可减小透光板3与顶板2和底板1之间的距离，便于减小设备的体型和占用空间，与现有的伸缩机构相比，该伸缩机构结构灵活，通过驱动组件同时改变了顶板2与透光板3的距离和底板1与透光板3的距离，从而提高了设备的实用性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，包括底板(1)、顶板(2)、透光板(3)、控制器(4)、扫描机构和若干伸缩机构，所述底板(1)、透光板(3)、顶板(2)和控制器(4)从下而上依次设置，所述控制器(4)内设有PLC，所述伸缩机构周向均匀分布在透光板(3)的外周；

所述伸缩机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件设置在透光板(3)上，两个伸缩组件分别位于驱动组件的上方和下方，所述驱动组件分别通过两个伸缩组件与底板(1)和顶板(2)连接，所述伸缩组件包括伸缩架(5)、连接板(6)和两个第一连杆(7)，所述伸缩架(5)的一端的两侧分别通过两个第一连杆(7)与连接板(6)连接，所述驱动组件与伸缩架(5)的另一端连接，两个伸缩组件的连接板(6)分别固定在底板(1)的上方和顶板(2)的下方；

所述扫描机构包括第一扫描组件和两个第二扫描组件，所述第一扫描组件设置在透光板(3)的上方，两个第二扫描组件分别位于底板(1)的上方和顶板(2)的下方，所述第一扫描组件包括固定环(8)、套环(9)和两个第一扫描单元，所述固定环(8)固定在透光板(3)的上方，所述套环(9)套设在固定环(8)上，两个第一扫描单元分别位于套环(9)的两侧，所述第一扫描单元包括移动板(10)、移动单元、调节单元、横板(11)、吊杆(12)、第一光源(13)和第一CCD(14)，所述移动板(10)固定在套环(9)上，所述移动单元设置在移动板(10)的下方，所述调节单元设置在移动板(10)的上方，所述调节单元与横板(11)的一端传动连接，所述吊杆(12)的顶端固定在横板(11)的另一端，所述第一光源(13)和第一CCD(14)均固定在吊杆(12)的靠近固定环(8)的轴线的一侧，所述第一光源(13)和第一CCD(14)均与PLC电连接；

所述第二扫描组件包括平移单元、平移板(15)、第二光源(16)和第二CCD(17)，所述平移单元与平移板(15)传动连接，所述第二光源(16)和第二CCD(17)均固定在平移板(15)的靠近透光板(3)的一侧，所述第二光源(16)和第二CCD(17)均与PLC电连接。

2.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述驱动组件包括固定板(18)、气泵(19)、气缸(20)、活塞(21)和移动块(22)，所述固定板(18)固定在透光板(3)上，所述气缸(20)固定在固定板(18)上，所述气泵(19)与PLC电连接，所述气泵(19)与气缸(20)连通，所述活塞(21)的一端设置在气缸(20)内，所述活塞(21)的另一端与移动块(22)固定连接，所述移动块(22)和气缸(20)分别与伸缩架(5)的远离连接板(6)的一端的两侧铰接。

3.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述移动单元包括第二电机(23)和两个滚轮(24)，所述第二电机(23)固定在移动板(10)的下方，所述第二电机(23)与PLC电连接，两个滚轮(24)分别位于第二电机(23)的两侧，所述第二电机(23)与滚轮(24)传动连接。

4.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述套环(9)的上方和下方均设有限位单元，所述限位单元包括若干限位块(25)，所述限位块(25)周向均匀分布在固定环(8)的外周，所述限位环固定在固定环(8)上。

5.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述调节单元包括第三电机(26)、第三驱动轴(27)和套管(28)，所述第三电机(26)与PLC电连接，所述第三电机(26)固定在移动板(10)的下方，所述第三电机(26)与第三驱动轴(27)的底端传动连接，所述套管(28)套设在第三驱动轴(27)的顶端，所述套管(28)的与第三驱动轴(27)的连接处设有与第三驱动轴(27)匹配的螺纹，所述套管(28)与横板(11)固定连接。

6.如权利要求5所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述套管(28)的两侧均设有固定杆(29)和滑环(30)，所述滑环(30)固定在套管(28)上，所述固定杆(29)固定在移动板(10)的上方，所述滑环(30)套设在固定杆(29)上。

7.如权利要求5所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述第三电机(26)为直流伺服电机。

8.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述平移单元包括第四电机(31)、第二连杆(32)和第三连杆(33)，所述第四电机(31)与PLC电连接，所述第四电机(31)与第二连杆(32)传动连接，所述第二连杆(32)通过第三连杆(33)与平移板(15)铰接，两个第二扫描组件中的第四电机(31)分别固定在底板(1)的上方和顶板(2)的下方。

9.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述平移单元还包括两个滑轨(34)，两个滑轨(34)分别位于平移板(15)的两端，所述滑轨(34)的形状为U形，所述平移板(15)套设在滑轨(34)上，两个第二扫描组件中的滑轨(34)分别固定在底板(1)的上方和顶板(2)的下方。

10.如权利要求1所述的便于收缩的采集全面的三维扫描仪，其特征在于，所述控制器(4)内设有蓝牙。