CN109154417B

CN109154417B - 用智能手机进行三维扫描的改进的手持系统

Info

Publication number: CN109154417B
Application number: CN201780026172.8A
Authority: CN
Inventors: 达尼埃莱·费尔雷蒂; 马尔科·巴鲁齐; 安德烈亚·比翁迪
Original assignee: Ingenera Sa
Current assignee: Ingenera Sa
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: US10757236B2; WO2017187393A8; PL3449170T3; RU2018137943A3; US20200177720A1; DK3449170T3; WO2017187393A1; EP3449170A1; CA3022031A1; RU2018137943A; AU2017257445A1; IL262615A; RU2737423C2; CN109154417A; ITUA20163003A1; ES2806949T3; EP3449170B1

Abstract

根据本发明的系统使得能够紧凑且经济地应用传感器，特别是用于智能手机的三维扫描，使得能够用一只手控制其主要功能。该系统的独特之处包括与智能手机配合的简单性，以及允许单手使用的人体工程学设计。

Description

用智能手机进行三维扫描的改进的手持系统

技术领域

本发明涉及一种用智能手机进行三维扫描的改进的手持系统。

更详细地，本发明涉及一种系统，该系统能够以紧凑和符合人体工程学的方式将用于物体光学检测(特别是三维扫描)的传感器应用于智能手机，使得能够用一只手控制其主要功能。该系统的独特之处包括与智能手机配合的简单性以及允许单手使用的人体工程学设计。

背景技术

众所周知智能手机的外围设备通过经典的微型USB端口或等效端口连接到智能手机。外部电池就是一个示例。

然而，这种类型的外围设备通过USB或等效电缆连接，使用智能手机的人必须一只手拿着手机，另一只手必须拿着外部装置，除非将其放在其他支持物上，例如，口袋。

在所有情况下，智能手机外围设备组装的便捷性都受到损害。在外部外围设备必须与内部外围设备协作进行协调获取的情况下，这一点非常关键。

甚至当外部光学设备快速连接到电话时，组装的便捷性和紧凑性也受到损害。在任何情况下，都需要两只手来在装置上操作。

我们特别提及以本申请人的名义在专利申请WO2016020826和PCT/IB/2016/051058的智能手机上实施的方法，这些方法旨在使用额外的光学装置，这些光学装置精确地与智能手机的相机以及其上装载的软件配合，用于精确的畜牧业调查。

在没有将额外装置充分连接到智能手机的情况下使用这些方法是有问题的，并且在任何情况下，对于大规模工业应用来说都是低效的。

已知专利申请US 2013/0069381 A1方便地处理智能手机或其他手持电子装置。由一种拱形手柄组成，该手柄以可移除的方式连接到手持装置的盖。盖又通过钩住其边缘而机械地钩住手持装置。臂将插入弧形手柄中，直到手柄与手腕接触，并且手将接合盖的边缘。显然，用户将需要另一只手来与手持装置集成。此外，除了手把之外，所描述的装置不包括传感器或数据通信。使用这种硬件，将需要手把正确引导传感器，并且应该考虑到至关重要的重量。在任何情况下，都需要两只手来使用整个系统。

在US 2012/0320340 A1中描述的装置基本上是适配器，用于将检眼镜连接到智能手机的摄像头上，从而使这两者光学对齐。在检眼镜和智能手机之间经由USB连接进行数据连接。适配器连接到手柄，用一只手支撑智能手机检眼镜组，另一只手自由地驱动同一组以用患者的光轴更精确地定位，或与智能手机的触摸屏互动。两只手仍然是必不可少的，适配器需要一个盖子来连接到智能手机，USB插头固定在盖子上，而不是固定在检眼镜的主体上。

因此，基于前述内容，上述手柄是必要的，即，传感器的使用移动了重量分布，并且更加需要使用两只手。

需要一种不同的传感器系统，该传感器系统可通过物理和数据连接以这种方式连接到智能手机，使得在使用中，由传感器系统和智能手机组成的装置可以用一只手以简单有效的方式手动操作更长时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决这些问题并克服现有技术的缺点的系统。

本发明提供了一种三维扫描系统，能连接到智能手机并能通过智能手机用户界面控制，所述三维扫描系统具有正面和与所述正面相对的背面、以及微型USB或闪电端口，其中，所述三维扫描系统包括：

-用于三维扫描的细长桥状装置，具有第一端和与该第一端相对的第二端，所述第一端和所述第二端通过主体刚性连接，以形成“C”；

-所述细长桥状装置的可移除紧固器件，用于将所述细长桥状装置紧固到所述背面或所述背面的盖；

-微型USB插头或闪电插头，刚性固定到所述细长桥状装置的所述第二端，用于与智能手机进行数据连接；

-用于三维扫描的传感器，固定到所述主体，使得在使用中，所述传感器指向远离所述背面或所述盖的方向；

所述三维扫描系统的特征为：

-所述可移除紧固器件包括：

机械引导件，与所述细长桥状装置分离，并能紧固到所述背面或所述背面的所述盖；

可移除接合装置，用于接合到设置在所述细长桥状装置的所述第一端上的所述机械引导件；

-所述机械引导件和所述细长桥状装置以这种方式配置，使得通过使所述可移除接合装置沿着所述背面或所述盖滑动，所述可移除接合装置刚性连接到所述机械引导件，并且所述微型USB插头或闪电插头同时地插入到所述智能手机的微型USB端口或闪电端口中；

-所述细长桥状装置在使用中与所述智能手机的所述背面形成空洞空间，所述空洞空间具有的尺寸允许插入一只手的一个或多个手指；

-所述第二端被配置为呈现面向远离所述空洞空间的方向的凹部，所述凹部被配置为至少部分接收无名指或小指；并且

-所述传感器由固定到或封闭在所述主体中的电池供电；

其中，所述机械引导件和所述细长桥状装置具有的重量分布使得在使用中由所述三维扫描系统和智能手机构成的整个系统的重心落在平行于所述背面并与所述凹部相交的平行平面上。

进一步地，所述平行平面基本上包括所述方向。

进一步地，其中：-所述机械引导件在未连接到所述背面的表面上具有多个凹部；

-所述第一端具有多个锁定元件，该多个锁定元件被配置成可逆地与所述多个凹部接合。

进一步地，所述多个锁定元件由弹簧球的粒制成，每个球能够与所述多个凹部中的相应凹部接合。

进一步地，所述第二端在USB插头或等效物插入件所在的表面上具有第一稳定凹部，所述第一稳定凹部被配置为在形状上与所述智能手机的相应表面匹配，以提供机械稳定性。

进一步地，所述第二端具有在所述第一稳定凹部附近的第二稳定凹部，所述第二稳定凹部被配置为与相应的盖表面耦接，以便提供机械稳定性。

进一步地，所述第一端设有插口，用于在不使用时对所述电池充电。

附图说明

现在将特别参考附图，通过说明性而不非限制性的方式来描述本发明，在附图中：

图1示出了处于连接到智能手机的位置的根据本发明的装置的实施例的透视图；

图2示出了图1的装置的分解透视图；

图3示出了处于从智能手机上拆下的位置的图1的装置的透视图

图4示出了图1的装置在连接到智能手机的第一步骤中的透视图；

图5示出了连接到智能手机的图1的装置的细节的平面图；

图6示出了没有智能手机的根据本发明的装置的透视图；

图7示出了图1的装置的连接器件的细节；

图8示出了连接到用于充电的电源电缆(未示出)的根据本发明的装置的细节；

图9示出了连接到智能手机的根据本发明的装置的侧视图；

图10详细示出了未连接到智能手机的根据本发明的装置的微型USB连接系统、闪电(lightening，苹果手机数据线)连接器或模拟的侧视图；

图11是根据本发明使用的装置的第一透视图；以及

图12是根据本发明使用的装置的第二前视图。

具体实施方式

在本说明书和所附权利要求书中的任何地方都包含“包括(includes)”一词被“由…构成(consists of)”一词取代的情况。此外，实施例的元件可以从相同的元件中提取，并且也可以独立于其他元件和细节使用。

图1示出了安装并连接到智能手机T的扫描系统(或者更一般地，外围设备)A。智能手机T具有正面(不可见)和与正面相对的背面TP，这两者都是更宽的面。系统A包括细长桥状元件或由细长桥状元件组成。事实上，所述外部外围设备是细长桥状元件3、4，其中，第一端A1和与第一端A1相对的第二端A2通过主体连接在一起，以形成“C”。

图2示出了系统A的爆炸图，其中，可以看到，传感器S封闭在机械元件3和4之间，机械元件3和4的连接可以是密封型的，通过合适的密封O形环。传感器S可以是例如用于检测物体、动物或人的三维性的三维扫描仪(例如，飞行时间或飞航时间或TOF、三角测量、立体图)或者热照相机或热成像照相机(通过对红外辐射敏感并能够产生图像的特定CCD来检测主体发出的热量或热成像图像的装置)或者用于确定物体的距离的(例如，飞行时间TOF、超声波)的遥测仪或声强计、电磁场计或放射性测量仪、或任何类型的物理参数测量传感器，该传感器可以有力地连接到智能手机并且由适当的应用软件控制。要检测的物体(相关的物理参数)可以是有生命的或无生命的，或者可以即将检测来自环境或其一部分的信号或参数。

元件4具有“C”或桥的形状，在下面将看到这具有技术后果。如图8所示，元件4包括内部蓄电池(未示出)，并且在其两端中的一端，容纳用于对这种蓄电池充电的插口C。

元件4通常包括与滑块或机械引导件2的可移除连接装置。在图7和图8中，可以看到，这种连接装置包括具有弹簧球(弹簧产生偏压，球保持刚好在颗粒的一端外侧)的颗粒(无头螺钉)G，这允许机械元件4和安装在智能手机的盖1上的滑块2之间更好的耦接。因此，在一个实施例中，多个锁定元件G(更一般地，根据本发明，其将称为用于接合到所述机械引导件2的可移除接合装置G)由弹簧型球形颗粒构成，其中，每个球体被配置为与所述多个凹部7的相应凹部接合。

另一端的元件4容纳连接器5，该连接器固定在与微型USB插口或智能手机的等同物耦接的最佳位置。元件B通过两个螺钉将连接器5挤压到封闭端部的J元件上。元件J又通过螺钉固定在元件4的端部。机械元件J和4之间的耦接也可以是密封型的。

根据本发明的系统可以包括与滑动引导件2连接的智能手机盖以及外部装置A。在其他实施例中，没有盖，并且滑动引导件直接连接到电话的外表面。装置(外围设备)A连接到滑动引导件或微型USB插头或智能手机的等同物。

图3、4、5和6示出了系统A和移动电话T之间的耦接方法，该移动电话T设有带有滑动引导件2的盖1。系统A沿着盖1的背面纵向滑动，直到碰到滑动引导件2。在第一次插入阶段之后，系统A与智能手机T对准，使得系统连接器5插入智能手机的微型USB插口(或等同物，取决于智能手机品牌)6。当弹簧型球形颗粒落入滑动引导件2的相应空腔中时，就完成了在系统A和智能手机之间的耦接。这确保了平衡耦接，并避免了在连接器5和插口6之间的连接点处的过大应力。

图6示出了与滑块对准的不同透视图(从下方)。

图7更详细地示出了元件4，其中，容纳有用于给内部电池再充电的插口C和弹簧型球形G。

图8示出了来自合适电源的插头K(微型USB或等同物)和系统A的插口C之间的耦接，该插口C用于给装置A内部的电池充电(或与其刚性连接)。很明显，在装置A没有连接到智能手机时发生充电。在一个实施例中，插口C也可能不存在，因为元件4通过微型USB插口从智能手机充电。在不同的实施例中，元件4为智能手机充电，因为配备了更强大的电池。

图9和图10示出了系统A的人体工程学形状，使得可以用一只手控制。从拇指到小手指编号为手指1到5。技术概念是从手机的经典把手开始，夹在指尖和拇指之间，获得安全的握持，同时能够用拇指在智能手机的触摸屏上操作。

为此，元件4的桥状形状允许手指2、3和4插入盖1和元件4之间的区域M中。此外，元件4的区域P的形状促使形成凹部PC，该凹部PC允许第五根手指通过桥状件M之外(凹部PC在大致平行于智能手机的背面的方向D上转动并且向下移动离开空间M(当智能手机将其USB插口指向地面时))。

部分F中元件的J的特殊形状(可选的)允许在系统结构上释放机械应力，避免连接器5和插口6上的过大应力。与电话的下端相比，插头5上的“C”形凹槽F2(朝向智能手机连接方向开口)提供了稳定性，而方形凹槽F1(可选的)提供了稳定性，因为该凹槽与电话盖1的部分接合。

图11和12示出了该系统的特定手柄，该手柄允许通过单手接合来容易地控制该装置的功能。

在此处要说明的是，所述机械引导件2和所述桥状细长装置3、4具有重量分布，使得通过使用三维扫描系统2、3、4和智能手机T构成的整个系统的重心落在基本平行于所述背面TP并与所述凹部PC相交的平面上。这确保了可以用一只手不费力地使用整个系统数小时。

显然，市场上智能手机的重量是已知的，因此，可以为每个模型预先计算根据本发明的三维扫描系统的重量分布。或者，可以进行称重分配，该分配旨在以智能手机业务范围的平均重量下运行，这是有效的，因为在每个范围内，不同品牌的智能手机的重量相似。

优选地，上述平行平面基本上包括方向D，因此，向右或基本上落在空腔PC的中心并基本上沿着握持手的指尖。

利用根据本发明的系统，可以提供一种智能手机，该智能手机具有保持在相对于智能手机的其他内部装置预先固定和确定的位置的外部外围设备。此外，根据本发明的外部外围设备的容器的特殊创新形状允许用一只手握住智能手机+外围设备组件，然后将该复合体用于大规模检测方法，例如但不限于精密畜牧学领域。

例如，如果一个人想要对活的动物进行三维拍摄，技术人员必须进入围栏并接近离动物几米远的地方。通常，必须接近这些动物以例如进行身体状况评分的技术人员有一根小棍子，用来威慑动物本身。这使得不可能控制操作需要使用两只手的装置。即使在装置将一个或多个控制按钮与类似于枪的手柄集成在一起的情况下，与该装置的交互也仅限于与按钮相关联的功能。

本发明允许用一只手牢牢握住智能手机和检测系统，允许用同一只手的拇指访问触摸屏上的所有可用功能。另一只手可以自由握住棍子，携带其他工具，或者允许操作者倾斜。

在上文中，已经描述了优选实施例并且提出了本发明的变型，但是应当理解，本领域技术人员将能够进行修改和改变，而不因此落到由所附权利要求限定的保护范围之外。

Claims

1.一种三维扫描系统(2、3、4)，能连接到智能手机(T)并能通过智能手机用户界面控制，所述三维扫描系统具有正面和与所述正面相对的背面(TP)、以及微型USB或闪电端口，其中，所述三维扫描系统(2、3、4)包括：

-用于三维扫描的细长桥状装置(3、4)，具有第一端(A1)和与该第一端(A1)相对的第二端(A2)，所述第一端和所述第二端通过主体(A)刚性连接，以形成“C”；

-所述细长桥状装置(3、4)的可移除紧固器件(2、4)，用于将所述细长桥状装置紧固到所述背面(TP)或所述背面(TP)的盖(1)；

-微型USB插头或闪电插头(5)，刚性固定到所述细长桥状装置(3、4)的所述第二端(A2)，用于与智能手机进行数据连接；

-用于三维扫描的传感器(S)，固定到所述主体(A)，使得在使用中，所述传感器指向远离所述背面(TP)或所述盖(1)的方向；

所述三维扫描系统(2、3、4)的特征在于：

-所述可移除紧固器件(2、4)包括：

机械引导件(2)，与所述细长桥状装置(3、4)分离，并能紧固到所述背面(TP)或所述背面(TP)的所述盖(1)；

可移除接合装置(G)，用于接合到设置在所述细长桥状装置(3、4)的所述第一端(A1)上的所述机械引导件(2)；

-所述机械引导件(2)和所述细长桥状装置(3、4)以这种方式配置，使得通过使所述可移除接合装置(G)沿着所述背面(TP)或所述盖(1)滑动，所述可移除接合装置(G)刚性连接到所述机械引导件(2)，并且所述微型USB插头或闪电插头(5)同时地插入到所述智能手机(T)的微型USB端口或闪电端口中；

-所述细长桥状装置(3、4)在使用中与所述智能手机(T)的所述背面形成空洞空间(M)，所述空洞空间具有的尺寸允许插入一只手的一个或多个手指；

-所述第二端(A2)被配置为呈现面向远离所述空洞空间(M)的方向(D)的凹部(PC)，所述凹部(PC)被配置为至少部分接收无名指或小指；并且

-所述传感器(S)由固定到或封闭在所述主体(A)中的电池供电；

其中，所述机械引导件(2)和所述细长桥状装置(3、4)具有的重量分布使得在使用中由所述三维扫描系统(2、3、4)和智能手机(T)构成的整个系统的重心落在平行于所述背面(TP)并与所述凹部(PC)相交的平行平面上。

2.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其中，所述平行平面包括所述方向(D)。

3.根据权利要求1或2所述的三维扫描系统，其中：

-所述机械引导件(2)在未连接到所述背面(TP)的表面上具有多个凹部(7)；

-所述第一端(A1)具有多个锁定元件(G)，该多个锁定元件被配置成可逆地与所述多个凹部(7)接合。

4.根据权利要求3所述的三维扫描系统，其中，所述多个锁定元件(G)由弹簧球的粒制成，每个球能够与所述多个凹部(7)中的相应凹部接合。

5.根据权利要求1或2所述的三维扫描系统，其中，所述第二端(A2)在USB插头或等效物插入件所在的表面上具有第一稳定凹部(F2)，所述第一稳定凹部被配置为在形状上与所述智能手机(T)的相应表面匹配，以提供机械稳定性。

6.根据权利要求5所述的三维扫描系统，其中，所述第二端(A2)具有在所述第一稳定凹部(F2)附近的第二稳定凹部(F1)，所述第二稳定凹部被配置为与相应的盖表面耦接，以便提供机械稳定性。

7.根据权利要求1或2所述的三维扫描系统，其中，所述第一端(A1)设有插口(C)，用于在不使用时对所述电池充电。