CN111853456A - 一种三维扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于三维扫描技术领域，具体涉及一种三维扫描装置，包括底座，底座设有内环机构和外环机构，内环机构设有第一转动组件和环形转板，第一转动组件包括有第一机箱，第一机箱设有第一电机，第一电机设有第一齿轮，环形转板设有转动齿，环形转板设有扫描摄像头，内环机构设有转杆，外环机构设有十字环槽，十字环槽滑动连接有十字滑块，底座设有支撑柱，十字滑块设有卡爪机构，底座内部设有空腔，底座设有第二转动组件，第二转动组件包括有直齿条和第二机箱，转杆连接有第二齿轮，空腔设有定位槽，直齿条设有铰接座，铰接座铰接有铰接杆，第二机箱内部设有第二电机，第二电机连接有转盘，转盘设有连杆，连杆与铰接杆相铰接。

Description

一种三维扫描装置
技术领域
本发明属于三维扫描技术领域，具体涉及一种三维扫描装置。
背景技术
三维扫描仪是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据，通过创建物体几何表面的点云，将搜集到的数据用来进行三维重建计算(越密集的点云可以创建更精确的模型)。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。
由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此现有的三维扫描装置通常通过手持扫描仪变换与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘上由固定位置的扫描仪进行扫描，经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型，但是以上两种扫描方式分别存在以下问题：
1、手持扫描仪进行扫描的方式，使工作人员的工作量加大，同时手持扫描仪在扫描工作中移动会因为工作人员的手持移动的不规则和不均匀性，使局部的扫描取点不够均匀，从而使取点数据不够准确；
2、固定位置扫描仪，通过电动转盘转动物体进行扫描，虽然扫描均匀，但是存在扫描工件底部时，需要人为将底部翻转，不够方便，同时扫描仪的位置不能够调节；
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种三维扫描装置，以解决背景技术中所提出的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三维扫描装置，包括底座，所述底座上侧设有内环机构和外环机构，所述内环机构和外环机构呈十字交叉状设置且相互固定连接，所述内环机构设有第一转动组件和与内环机构转动连接的环形转板，所述第一转动组件包括有第一机箱，所述第一机箱内部设有第一电机，所述第一电机输出轴设有第一齿轮，所述环形转板外侧设有与第一齿轮相啮合匹配的转动齿，所述内环机构设有与转动齿相匹配的环形转动槽，所述环形转板内侧设有扫描摄像头，所述内环机构下侧设有转杆，所述外环机构两侧对称设有十字环槽，两个所述十字环槽均滑动连接有十字滑块，所述底座两侧分别设有支撑柱，同侧所述十字滑块与同侧支撑柱之间通过固定杆相连接，两个所述十字滑块相对一侧设有卡爪机构，所述底座内部设有空腔，所述底座设有第二转动组件，所述第二转动组件包括有设置于空腔内部的直齿条和设置于底座的第二机箱，所述转杆贯穿底座上侧进入空腔内部固定连接有第二齿轮，所述第二齿轮与直齿条相啮合匹配，所述空腔设有与直齿条相匹配的定位槽，所述直齿条一端设有铰接座，所述铰接座铰接有铰接杆，所述第二机箱内部设有第二电机，所述第二电机输出轴贯穿底座进入空腔内部固定连接有转盘，所述转盘边缘处设有连杆，所述连杆与铰接杆相铰接。
采用本发明技术方案，扫描前，工作人员通过卡爪机构将工件夹持固定于外环机构中部，从而夹持工件处于悬空状态；
扫描时，通过开启第一转动组件中第一机箱的第一电机，带动第一齿轮转动，通过第一齿轮与转动齿之间的啮合配合，从而使环形转板能够相对于内环机构圆周转动，通过环形转动槽与转动齿之间的配合，能够防止环形转板脱出内环机构，从而环形转板圆周转动带动扫描摄像头圆周转动改变竖向平面的扫描角度，并且，在扫描工件底部时，能够通过调节扫描摄像头转动至工件底部进行扫描，从而不需要人去手动翻转工件，即可完成工件上下表面的扫描工作；
开启第二转动组件的第二机箱内部的第二电机，带动空腔中的转盘转动，转盘转动时，带动连杆同步转动，通过连杆、铰接杆和铰接座之间的配合，使连杆转动时，能够推动铰接杆运动，从而使直齿条相对于定位槽进行直线往复运动，通过第二齿轮与直齿条之间的配合，进而使第二齿轮往复圆周转动，第二齿轮往复圆周转动时，使转杆带动内环机构往复圆周转动，内环机构往复圆周转动时，一方面能够使扫描摄像头能够在横向平面上能够自动往复转动进行扫描，使扫描点位更加全面，另一方面由于十字滑块与支撑柱之间连接固定，能够带动外环机构能够同步往复圆周转动，使十字环槽相对于十字滑块往复圆周转动，从而使内环机构在横向平面转动得到支撑，更加稳定平稳；
本发明通过第一转动组件和第二转动组件的配合，使扫描摄像头能够自动往复转动扫描工件的同时，能够规则均匀的对工件表面扫描取点，使扫描的结果更加精准，并且能够转动扫描摄像头至工件下表面，从而方便对工件下表面进行扫描，避免人们在扫描工件底部时，需要手动翻转工件带来的繁琐。
进一步限定，所述卡爪机构包括有套筒，所述套筒滑动连接有滑动杆，所述套筒与滑动杆之间设有锁紧件，所述滑动杆设有卡爪部，所述卡爪部包括有框形卡爪和提拉把手，所述提拉把手与框形卡爪滑动连接，所述提拉把手下侧设有压板，所述压板与框形卡爪之间设有压簧。这样的结构，工作人员可以通过拉动滑动杆改变卡爪机构的伸长长度，能够根据不同长度大小的工件进行调节，同时通过锁紧件将滑动杆与套筒之间锁紧固定，调节固定卡爪机构的伸长长度后，即可上拉卡爪部的提拉把手，使压板上提，同时将压簧压缩，将工件的固定部位放入后，再松开提拉把手压簧回弹，通过压簧弹力，从而将工件压紧固定。
进一步限定，所述滑动杆设有限位滑块，所述套筒设有与限位滑块相匹配的限位滑槽，所述锁紧件包括有设置于限位滑块的锁紧螺栓和设置于限位滑槽两侧的锁紧横台，所述锁紧螺栓与锁紧横台相匹配。这样的结构，通过限位滑块与限位滑槽之间的配合，能够将滑动杆限位，避免滑动杆与套筒之间发生相对转动，同时，转动锁紧螺栓，使锁紧螺栓与锁紧横台之间压紧固定，即可方便的将滑动杆与套筒之间锁紧固定。
进一步限定，所述定位槽还设有辅助定位槽，所述直齿条设有与辅助定位槽相匹配的辅助定位块。这样的结构，能够进一步对直齿条进行定位，使直齿条的运动更加平稳。
进一步限定，所述支撑柱还设有辅助稳定杆。这样的结构，能够使装置的支撑结构更加稳定。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、通过第一转动组件和第二转动组件的配合，使扫描摄像头能够自动往复转动扫描工件的同时，能够使工件表面的点位能够从各种不同的角度扫描，扫描的结果更加精准，并且能够转动扫描摄像头至工件下表面，从而方便对工件下表面进行扫描，避免人们在扫描工件底部时，需要手动翻转工件带来的繁琐。
2、卡爪机构的滑动杆能够相对于套筒滑动调节固定，能够根据不同长度大小的工件进行调节；同时卡爪部通过压簧弹性压紧固定工件，操作和使用简单方便；
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种三维扫描装置实施例的结构示意图；
图2为本发明一种三维扫描装置实施例的第一转动组件结构示意图；
图3为图2的A处结构放大示意图；
图4为图2的B处结构放大示意图；
图5为本发明一种三维扫描装置实施例底座内部的第二转动组件结构示意图；
主要元件符号说明如下：
底座1、支撑柱11、辅助稳定杆111、空腔12、定位槽121、辅助定位槽122、第二转动组件13、直齿条131、第二机箱132、铰接座133、铰接杆134、转盘135、连杆136、辅助定位块137、内环机构2、第一转动组件21、环形转板22、第一机箱211、第一电机212、第一齿轮213、环形转动槽214、转动齿221、扫描摄像头222、转杆23、第二齿轮231、外环机构3、十字环槽31、十字滑块32、套筒33、滑动杆331、限位滑块332、限位滑槽333、锁紧件34、锁紧螺栓341、锁紧横台342、卡爪部35、框形卡爪351、提拉把手352、压板353、压簧354、
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-图5所示，本发明的一种三维扫描装置，包括底座1，底座1上侧设有内环机构2和外环机构3，内环机构2和外环机构3呈十字交叉状设置且相互固定连接，内环机构2设有第一转动组件21和与内环机构2转动连接的环形转板22，第一转动组件21包括有第一机箱211，第一机箱211内部设有第一电机212，第一电机212输出轴设有第一齿轮213，环形转板22外侧设有与第一齿轮213相啮合匹配的转动齿221，内环机构2设有与转动齿221相匹配的环形转动槽214，环形转板22内侧设有扫描摄像头222，内环机构2下侧设有转杆23，外环机构3两侧对称设有十字环槽31，两个十字环槽31均滑动连接有十字滑块32，底座1两侧分别设有支撑柱11，同侧十字滑块32与同侧支撑柱11之间通过固定杆相连接，两个十字滑块32相对一侧设有卡爪机构，底座1内部设有空腔12，底座1设有第二转动组件13，第二转动组件13包括有设置于空腔12内部的直齿条131和设置于底座1的第二机箱132，转杆23贯穿底座1上侧进入空腔12内部固定连接有第二齿轮231，第二齿轮231与直齿条131相啮合匹配，空腔12设有与直齿条131相匹配的定位槽121，直齿条131一端设有铰接座133，铰接座133铰接有铰接杆134，第二机箱132内部设有第二电机，第二电机输出轴贯穿底座1进入空腔12内部固定连接有转盘135，转盘135边缘处设有连杆136，连杆136与铰接杆134相铰接。
采用本发明技术方案，扫描前，工作人员通过卡爪机构将工件夹持固定于外环机构3中部，从而夹持工件处于悬空状态；
扫描时，通过开启第一转动组件21中第一机箱211的第一电机212，带动第一齿轮213转动，通过第一齿轮213与转动齿221之间的啮合配合，从而使环形转板22能够相对于内环机构2圆周转动，通过环形转动槽214与转动齿221之间的配合，能够防止环形转板22脱出内环机构2，从而环形转板22圆周转动带动扫描摄像头222圆周转动改变竖向平面的扫描角度，并且，在扫描工件底部时，能够通过调节扫描摄像头222转动至工件底部进行扫描，从而不需要人去手动翻转工件，即可完成工件上下表面的扫描工作；
开启第二转动组件13的第二机箱132内部的第二电机，带动空腔12中的转盘135转动，转盘135转动时，带动连杆136同步转动，通过连杆136、铰接杆134和铰接座133之间的配合，使连杆136转动时，能够推动铰接杆134运动，从而使直齿条131相对于定位槽121进行直线往复运动，通过第二齿轮231与直齿条131之间的配合，进而使第二齿轮231往复圆周转动，第二齿轮231往复圆周转动时，使转杆23带动内环机构2往复圆周转动，内环机构2往复圆周转动时，一方面能够使扫描摄像头222能够在横向平面上能够自动往复转动进行扫描，使扫描点位更加全面，另一方面由于十字滑块32与支撑柱11之间连接固定，能够带动外环机构3能够同步往复圆周转动，使十字环槽31相对于十字滑块32往复圆周转动，从而使内环机构2在横向平面转动得到支撑，更加稳定平稳；
本发明通过第一转动组件和第二转动组件的配合，使扫描摄像头能够自动往复转动扫描工件的同时，能够规则均匀的对工件表面扫描取点，使扫描的结果更加精准，并且能够转动扫描摄像头至工件下表面，从而方便对工件下表面进行扫描，避免人们在扫描工件底部时，需要手动翻转工件带来的繁琐。
具体的，卡爪机构包括有套筒33，套筒33滑动连接有滑动杆331，套筒33与滑动杆331之间设有锁紧件34，滑动杆331设有卡爪部35，卡爪部35包括有框形卡爪351和提拉把手352，提拉把手352与框形卡爪351滑动连接，提拉把手352下侧设有压板353，压板353与框形卡爪351之间设有压簧354。这样的结构，工作人员可以通过拉动滑动杆331改变卡爪机构的伸长长度，能够根据不同长度大小的工件进行调节，同时通过锁紧件34将滑动杆331与套筒33之间锁紧固定，调节固定卡爪机构的伸长长度后，即可上拉卡爪部35的提拉把手352，使压板353上提，同时将压簧354压缩，将工件的固定部位放入后，再松开提拉把手352压簧354回弹，通过压簧354弹力，从而将工件压紧固定。实际上，也可根据情况考虑使用其他结构，使卡爪机构的结构简单，能够根据不同长度大小的工件进行调节，同时操作使用方便。
具体的，滑动杆331设有限位滑块332，套筒33设有与限位滑块332相匹配的限位滑槽333，锁紧件34包括有设置于限位滑块332的锁紧螺栓341和设置于限位滑槽333两侧的锁紧横台342，锁紧螺栓341与锁紧横台342相匹配。这样的结构，通过限位滑块332与限位滑槽333之间的配合，能够将滑动杆331限位，避免滑动杆331与套筒33之间发生相对转动，同时，转动锁紧螺栓341，使锁紧螺栓341与锁紧横台342之间压紧固定，即可方便的将滑动杆331与套筒33之间锁紧固定。实际上，也可根据情况考虑使用其他结构，能够方便的将滑动杆331与套筒33之间锁紧固定。
具体的，定位槽121还设有辅助定位槽122，直齿条131设有与辅助定位槽122相匹配的辅助定位块137。这样的结构，能够进一步对直齿条131进行定位，使直齿条131的运动更加平稳。实际上，也可根据情况考虑使用其他结构，能够进一步对直齿条131进行定位，使直齿条131的运动更加平稳。
具体的，支撑柱11还设有辅助稳定杆111。这样的结构，能够使装置的支撑结构更加稳定。实际上，也可根据情况考虑使用其他结构，能够使装置的支撑结构更加稳定。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种三维扫描装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上侧设有内环机构(2)和外环机构(3)，所述内环机构(2)和外环机构(3)呈十字交叉状设置且相互固定连接，所述内环机构(2)设有第一转动组件(21)和与内环机构(2)转动连接的环形转板(22)，所述第一转动组件(21)包括有第一机箱(211)，所述第一机箱(211)内部设有第一电机(212)，所述第一电机(212)输出轴设有第一齿轮(213)，所述环形转板(22)外侧设有与第一齿轮(213)相啮合的转动齿(221)，所述内环机构(2)设有与转动齿(221)相匹配的环形转动槽(214)，所述环形转板(22)内侧设有扫描摄像头(222)，所述内环机构(2)下侧设有转杆(23)，所述外环机构(3)两侧对称设有十字环槽(31)，两个所述十字环槽(31)均滑动连接有十字滑块(32)，所述底座(1)两侧分别设有支撑柱(11)，同侧所述十字滑块(32)与同侧支撑柱(11)之间通过固定杆相连接，两个所述十字滑块(32)相对一侧设有卡爪机构，所述底座(1)内部设有空腔(12)，所述底座(1)设有第二转动组件(13)，所述第二转动组件(13)包括有设置于空腔(12)内部的直齿条(131)和设置于底座(1)的第二机箱(132)，所述转杆(23)贯穿底座(1)上侧进入空腔(12)固定连接有第二齿轮(231)，所述第二齿轮(231)与直齿条(131)相啮合，所述空腔(12)设有与直齿条(131)相匹配的定位槽(121)，所述直齿条(131)一端设有铰接座(133)，所述铰接座(133)铰接有铰接杆(134)，所述第二机箱(132)内部设有第二电机，所述第二电机输出轴贯穿底座(1)进入空腔(12)固定连接有转盘(135)，所述转盘(135)边缘处设有连杆(136)，所述连杆(136)与铰接杆(134)相铰接。
2.根据权利要求1所述的一种三维扫描装置，其特征在于：所述卡爪机构包括有套筒(33)，所述套筒(33)滑动连接有滑动杆(331)，所述套筒(33)与滑动杆(331)之间设有锁紧件(34)，所述滑动杆(331)设有卡爪部(35)，所述卡爪部(35)包括有框形卡爪(351)和提拉把手(352)，所述提拉把手(352)与框形卡爪(351)滑动连接，所述提拉把手(352)下侧设有压板(353)，所述压板(353)与框形卡爪(351)之间设有压簧(354)。
3.根据权利要求2所述的一种三维扫描装置，其特征在于：所述滑动杆(331)设有限位滑块(332)，所述套筒(33)设有与限位滑块(332)相匹配的限位滑槽(333)，所述锁紧件(34)包括有设置于限位滑块(332)的锁紧螺栓(341)和设置于限位滑槽(333)两侧的锁紧横台(342)，所述锁紧螺栓(341)与锁紧横台(342)相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种三维扫描装置，其特征在于：所述定位槽(121)还设有辅助定位槽(122)，所述直齿条(131)设有与辅助定位槽(122)相匹配的辅助定位块(137)。
5.根据权利要求1所述的一种三维扫描装置，其特征在于：所述支撑柱(11)还设有辅助稳定杆(111)。
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