CN112822342B - 一种大幅面非接触式扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于大幅面扫描仪领域，尤其是一种大幅面非接触式扫描仪。包括机架和桌面平台、横梁、底盘、支撑梁、升降杆、运动滑台、光源、悬臂、相机和镜头，通过高度集成的相机与模块化、电气化、轻量化的运动结构高度集成，实现了质量轻，安装简便，制造成本低，操作友好，扫描效率高，后期维护成本低的大幅面非接触式扫描仪，占用空间小的同时，具有扫描幅面尺寸和厚度范围优势，扫描效率高，满足以更低成本大批量获取高清图像素材的需求。

Description

一种大幅面非接触式扫描仪

技术领域

本发明属于一种大幅面非接触式扫描仪。

背景技术

由于平面艺术如书画艺术创作、以及工业应用的市场普及，如板材布料、墙纸、窗帘等工业设计领域，在获取高清图像数字化资源及设计素材方面的迫切需求，大幅面非接触式扫描仪应用越来越广泛。但是现有的大幅面非接触式扫描仪，产品系统集成度低，模块化程度低，结构复杂，尺寸大，质量重，搬运不便。并且面对不同的采集对象，尺寸、厚度存在较大限制，图像采集适用面低，一般设备的载物平台的尺寸就是最大扫描尺寸，超出载物平台的尺寸，需要多次拼接，目前市场上的大幅面非接触式扫描仪拼接时会受到设备结构的限制，最宽可以扫描两个桌面宽度，如要扫描更大尺寸的扫描对象，对应设备尺寸就要做更大，同时对设备安装空间的要求就更大，空间利用率低，由于设备的种种限制，导致图像采集成本居高不下，并且采集设备的组装、拆解和维护会带来不便并相应增加成本。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，本发明提供一种集成度高、体积小、成本低、扫描幅面尺寸限制和厚度限制小的高效率的大幅面高清图像扫描方案，达到高效率低成本且后期维护成本低廉的高清图像采集系统。本发明的技术方案是：

一种大幅面非接触式扫描仪，包括机架和桌面平台、光源、相机和镜头，所述机架为两个完全一样的箱体结构，且与横梁、底盘为居中对称结构，所述底盘上安装有支撑梁，支撑梁与升降杆连接，升降杆上面安装桌面平台，所述横梁上面安装有运动滑台一，运动滑台一上安装升降立柱和光源，所述升降立柱上通过运动滑台二固定悬臂，所述悬臂末端安装有运动滑台三、相机和镜头，所述相机为高度模块化的高分辨率线阵扫描相机，对应的镜头为高分辨率定焦镜头，所述机架上安装有转轴，转轴连接操作台，操作台上放置键盘鼠标并安装有可调支架的显示器、控制按键，所述机架内部安装有计算机和控制模块，所述机架和支撑梁底部安装有水平可调节支撑型脚轮，其中机架底部还安装有固定脚杯。

作为优选，所述相机采用高清线阵扫描相机，体积小质量轻，分辨率高。

作为优选，所述镜头采用高分辨率定焦镜头，视域能够完全覆盖相机传感器尺寸。

作为优选，所述运动滑台三为高精度运动滑台，体积小，结构紧凑且精度高。

作为优选，所述光源采用高亮均匀光条形光源，光源与镜头和相机在同一个中心平面，且光源的方向与相机传感器方向一致。

作为优选，所述机架、桌面平台、升降立柱、悬臂、光源、横梁、底盘整体结构采用铝合金材料，所述机架为箱体结构，并与横梁、底盘为居中对称结构。

作为优选，所述机架与横梁及底盘安装为龙门结构，同时横梁及底盘的跨度尺寸大于桌面平台。

作为优选，所述桌面平台通过升降杆及支撑横梁安装在底盘上，满足水平及垂直方向上的可调。

作为优选，所述相机、镜头与光源通过悬臂及运动滑台一、运动滑台二、运动滑台三、安装固定为一体，完成整体运动的扫描动作，并实现不同物距和分辨率的对焦动作。

作为优选，所述机架上安装有转轴，通过转轴连接操作台。可以调节操作台角度。

作为优选，所述机架内部安装有计算机和控制模块。

作为优选，所述整机底部安装有水平调节支撑型脚轮同时安装有固定脚杯。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用高度集成的高分辨率线阵相机，产品体积小，质量轻，分辨率高，可靠性高；模块化程度高，使系统更加小巧灵活，成本大大降低。

2、本发明采用铝合金材料，主要由板材及型材通过螺丝组装，使得整体重量轻，结构成本大大降低，同时减少了搬运运输成本，并且完全对称结构使得安装角度可以根据实际环境调整桌面平台和操作台的方向，大大提高了空间利用率，减少了产品使用限制。

3、本发明的主体龙门结构使得桌面平台及其承载物可以穿过机架，使得扫描件在桌面宽度方向可以无限制多次扫描拼接，打破了现有大幅面扫描仪最多两倍宽度的限制，在同等尺寸的设备中获取最大的可扫描尺寸。

4、本发明桌面平台在垂直方向可以进行升降调节，市面上的扫描仪放置扫描件的平台多为固定高度。本发明桌面平台作为初始对焦平面，只需要根据扫描件的厚度降低相应的高度，使得扫描对象保持在初始对焦平面上，而无需调整镜头和相机高度重新对焦。可以针对不同厚度扫描对象进行快速对焦，同时可升降的桌面平台对于放置较重的扫描件时可以放低桌面平台，从而更加省力，提高了扫描厚度范围的同时使用更加便利友好。

5、基于第4条，扫描对象放置于桌面平台，仅需要调整桌面平台的高度和水平位置，使得对焦平面在光源及相机视角范围内，通过运动滑台二、运动滑台三实现不同物距和分辨率的对焦动作，减少了运算变量，能更快的完成对焦动作，通过升降立柱、悬臂、运动滑台一的组合使得相机、镜头和光源做同步直线运动完成线性扫描动作，该扫描方式运动部件的质量不变，且基于第1条高度集成的相机降低了整体质量，提高了运动效率，相对于市面上常见的相机不动而桌面平台运动的扫描方式更有优势，由于运动部件质量恒定，运动更平滑稳定，更经济划算。

6、本发明在操作台上通过转轴安装到机架上，使得整体布局更加合理，使用操作更加友好，并且箱体结构的机架内部安装计算机和控制模块，电路走线布局全部内置，相对于市场上分离式的结构，减少了线束数量和长度，同时避免了线束管理的杂乱和牵绊，降低了线束走线成本的同时整体更加整洁有序，更利于后期维护，减少维护成本。

7、本发明整机底部安装有水平调节支撑型脚轮同时安装有固定脚杯，设备侧面安装有把手，使用脚轮可以通过把手轻松快速滑行搬运，相对于市场上的设备只能通过大量人力和专业设备进行搬运调整位置，具备灵活移动的优势便于安装时调整位置及可能的移动需求，确定安装位置时，可以根据地面情况进行水平调节，最后使用固定脚杯加强固定，又有防震稳定的双重保险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实时例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中锁需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种大幅面非接触式扫描仪的透视图。

图2是图1中Q部的内部示意图。

图3是本发明一种大幅面非接触式扫描仪的两种对称的组装样式示意图。

图4是本发明一种大幅面非接触式扫描仪的桌面平台的垂直和水平方向位置调节示意图。

图5是本发明一种大幅面非接触式扫描仪的操作台旋转可调示意图。

图6-8是本发明的扫描拼接方式示意图。

图9是本发明调节分辨率的对焦方式示意图。

图中：1、机架；2、桌面平台；3、升降立柱；4、悬臂；5、相机；6、镜头；7、运动滑台三；8、运动滑台一；9、运动滑台二；10、光源；11、升降杆；12、支撑梁；13、操作台；14、计算机；15、显示器；16、控制模块；17、控制按键；18、横梁；19、底盘；20、转轴；21、键盘鼠标；22、水平调节支撑型脚轮；23、固定脚杯；24、把手。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本申请中出现的关键术语进行解释。

参照图1-2所示，是本申请一个实施例的结构组成示意图。其中，图1执行主体可以为一种大幅面非接触式扫描仪。

该实施例包括机架1、横梁18、底盘19组成一个龙门结构的主体，底盘19安装支撑梁12，支撑梁12安装升降杆11，升降杆11上面安装桌面平台2；横梁18上安装运动滑台一8，运动滑台一8上面同时安装有升降立柱3和光源10，升降立柱3上安装有运动滑台二9，运动滑台二9上面安装有悬臂4，悬臂4末端安装有运动滑台三10和镜头6，运动滑台10上安装有相机5；机架1通过转轴20安装操作台13，操作台13上安装有控制按键17、显示器15以及鼠标键盘21；机架1为箱体结构，内部安装有计算机14和控制模块16；机架1、支撑梁19底部安装有水平调节支撑型脚轮22、同时机架1还安装有固定脚杯23和把手24。本实施例采用铝合金材质的板材和型材，通过螺丝组装，结构简单稳定，质量轻，整体制造成本大大降低，组装快速，搬运便捷，维护方便。

本实施例中运动滑台一8带动升降立柱3进行水平直线运动，由升降立柱关联的运动滑台二9、悬臂4、运动滑台三10、相机2和镜头6整体做直线运动完成扫描动作。运动滑台二9及悬臂4和运动滑台三10及相机5镜头6通过调节物距和像距完成不同分辨率的调焦动作。

参照图3所示，本发明结构主体为完全对称结构，如图所示，存在两种及以上的组装样式，能够适应不同的工作环境进行安装布局。

参照图4所示，桌面平台2可以根据需要进行水平和垂直方向的调节，能够快速根据承载的扫描件进行高度和扫描位置的调节，本发明中相机的对焦平面为固定位置，该固定位置可以是桌面平台的初始位置也可以是设定的某个高度数值，针对不同厚度的扫描件，只需要对桌面平台的高度数值进行加减调节升降位置，使得扫描件的扫描部位始终处于对焦平面即可。

参照图5所示，在定焦镜头固定焦距F的情况下，只需要调节物距H和像距H’的尺寸即可完成对焦动作，无需考虑扫描件的厚度变量，故而减少了对焦运算量，在相机的传感器尺寸W’确定的情况下，根据W和W’的比例关系可以换算出输出文件的分辨率大小，由此可以反推出不同分辨率下的H和H’，本发明中运动滑台二和运动滑台三分别调节物距H和像距H’，由于减少了对焦动作的变量，系统简单、稳定且精准。

参照图6所示，为操作台13的旋转可调示意图，如图所示，可以根据人的站立位置及空间关系，调整最佳的操作台位置。

参照图7-8所示，为扫描操作时，对大幅面扫描件进行多次扫描无限拼接的两种方法，所示无限拼接的方向为两个方向。图6为沿着桌面平台的长度方向进行扫描拼接的方法示意图，扫描件依次通过a→b→c→d→...n的多次扫描拼接完成整幅扫描件，图7为沿着桌面平台的宽度方向穿过机架进行扫描拼接的方法示意图，扫描件依次通过a→b→c→d→...n的多次扫描拼接完成整幅扫描件。该扫描方法可以根据实际情况进行组合，通过多次扫描后的图像拼接获得完整的画面，极大的扩展了可扫描尺寸。除此之外多件小幅面的扫描件可以并列并行扫描，参照图9所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种大幅面非接触式扫描仪，包括机架(1)、横梁(18)、底盘(19)组成一个龙门结构的主体，底盘(19)安装支撑梁(12)，支撑梁(12)安装升降杆(11)，升降杆(11)上面安装桌面平台(2)，桌面平台(2)适于通过支撑梁(12)和升降杆(11)进行水平和垂直方向的调节并适于根据承载的扫描件进行高度和扫描位置的调节；横梁(18)上安装运动滑台一(8)，运动滑台一(8)上面同时安装有升降立柱(3)和光源(10)，升降立柱(3)上安装有运动滑台二(9)，运动滑台二(9)上面安装有悬臂(4)，悬臂(4)末端安装有运动滑台三(10)和镜头(6)，运动滑台(10)上安装有相机(5)；

其中，所述机架(1)与横梁(18)及底盘(19)安装为龙门结构，以在横梁(18)下方形成镂空的空间；横梁(18)及底盘(19)的跨度尺寸大于桌面平台(2)，使得桌面平台(2)及桌面平台(2)上的扫描件可以穿过机架(1)；

所述相机(5)的对焦平面为固定位置，该固定位置为桌面平台(2)的初始位置或设定的某个高度数值，其中，所述桌面平台(2)的高度数值设置成能够调节升降，使得扫描件的扫描部位始终处于对焦平面；

机架(1)通过转轴(20)安装操作台(13)，操作台(13)上安装有控制按键(17)、显示器(15)以及鼠标键盘(21)；机架(1)为箱体结构，内部安装有计算机(14)和控制模块(16)；机架(1)、支撑梁(19)底部安装有水平调节支撑型脚轮(22)、同时机架(1)还安装有固定脚杯(23)和把手(24)。

2.根据权利要求1所述的一种大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)为两个完全一样的箱体结构，与横梁(18)、底盘(19)为居中对称结构，横梁(18)和底盘(19)可以水平镜像安装，相应的桌面平台(2)的安装方向可以根据现场的尺寸及布局调整，可实现最大空间利用率。

3.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)通过支撑梁(12)与升降杆(11)连接，桌面平台(2)安装在升降杆(11)上，使得桌面平台(2)在升降杆(11)的垂直方向以及支撑梁(12)的水平方向可以进行位置调节，升降杆(11)的垂直方向的调整满足不同厚度尺寸的扫描件的放置需求，支撑梁(12)的水平方向调节可以快速移动扫描区域，并使得扫描件可以穿过机架(1)，通过扫描件穿过机架(1)，使得扫描对象可以在机架(1)的跨度尺寸内进行无限制分段扫描拼接，极大扩展了扫描幅面尺寸范围。

4.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)上面的横梁(18)通过运动滑台一(8)安装固定升降立柱(3)，升降立柱(3)上的运动滑台二(9)安装有悬臂(4)，悬臂(4)末端安装有运动滑台三(10)和镜头(6)，所述运动滑台三(10)上安装有相机(5)可进行上下运动，进而针对不同物距、分辨率要求进行调焦，使得成像清晰。

5.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述运动滑台二(8)同时固定有光源(10)，使得光源(10)与相机(5)、镜头(6)随着运动滑台二(8)一起运动，完成对桌面平台(2)上面的扫描件进行非接触式高清扫描。

6.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)上安装有转轴(20)，与转轴(20)连接的是操作台(13)，操作台(13)上安装有带有可调支架的显示器(15)、控制按键(17)、键盘鼠标(21)，基于转轴(20)的可调性，操作台(13)可通过转轴(20)进行旋转，使得整体操作界面可以根据人的工作位置调整到舒适的角度和位置。

7.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)为箱体结构，内部安装有计算机(14)与控制模块(16)，所有电器化集成一体。

8.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)、支撑梁(12)底部安装有水平调节支撑型脚轮(22)，机架(1)安装有把手(24)，通过水平调节支撑型脚轮(22)可进行整机水平调节，或根据需要使用水平调节支撑型脚轮(22)的滑轮功能进行整机滑行搬运。

9.根据权利要求1所述的大幅面非接触式扫描仪，其特征在于，所述机架(1)底部安装有固定脚杯(23)且脚杯(23)可以收起。

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