CN113031763A - 基于点云数据生成三维模型的虚拟现实方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实方法及设备，所述转动座与所述支撑杆活动连接，所述安装板与所述转动座可拆卸连接，并位于所述转动座远离所述支撑杆的一端，所述电机的输出端设置有所述齿轮减速箱，所述齿轮减速箱的输出端设置有所述输出齿轮，所述转动座上设置有所述传动齿部，所述输出齿轮与所述传动齿部相啮合，启动所述电机，通过所述齿轮减速箱减缓输出转速，进而通过所述输出齿轮与所述传动齿部啮合，从而带动所述转动座转动，从而使得所述安装板上的所述点云数据采集装置旋转，使得所述点云数据采集装置的采集外界环境的范围更广。

Description

基于点云数据生成三维模型的虚拟现实方法及设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实设备技术领域，尤其涉及一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实方法及设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物，为使用户拥有更好的体验，大多虚拟现实设备同时具备实时采集周围环境生成三维模型的装置，但现有的采集装置结构单一，采集范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实方法及设备，旨在解决现有技术中的现有的虚拟现实设备中的采集装置结构单一，采集范围较小的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，包括手套、数据采集系统和虚拟现实头盔，所述手套上设置有所述数据采集系统，所述数据采集系统的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接，所述数据采集系统包括基座、支撑杆、转动座、电机、齿轮减速箱、输出齿轮、安装板和点云数据采集装置，所述基座与所述手套可拆卸连接，并位于所述手套的上方，所述基座上设置有凹槽，所述支撑杆与所述基座可拆卸连接，并位于所述凹槽的内部，所述转动座与所述支撑杆活动连接，并位于所述支撑杆远离所述凹槽的一端，所述安装板与所述转动座可拆卸连接，并位于所述转动座远离所述支撑杆的一端，所述电机与所述基座可拆卸连接，所述电机的输出端设置有所述齿轮减速箱，所述齿轮减速箱的输出端设置有所述输出齿轮，所述转动座上设置有传动齿部，所述输出齿轮与所述传动齿部相啮合，所述点云数据采集装置与所述安装板可拆卸连接，并位于所述安装板的上方，所述点云数据采集装置的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接。

其中，所述点云数据采集装置包括壳体、主控器、蓄电池、激光反射器、CCD相机、转动反射镜和时间计数器，所述壳体的内部设置有所述激光反射器、所述主控器、所述蓄电池、所述转动反射镜和所述时间计数器，所述激光反射器、所述主控器、所述CCD相机和所述时间计数器均与所述蓄电池电性连接，所述CCD相机和所述时间计数器均位于所述壳体的外部，所述转动反射镜与所述激光发射器相对应。

其中，所述支撑杆包括外杆、弹簧和内杆，所述外杆与所述基座可拆卸连接，并位于所述凹槽的内部，所述外杆呈中空结构设置，所述外杆内的内部设置有所述弹簧，所述弹簧的一端与所述基座相贴合，所述弹簧的另一端与所述内杆相贴合，所述内杆与所述转动座活动连接。

其中，所述凹槽的顶部设置有滑动槽，所述滑动槽内设置有滑动板，所述内杆上设置有卡槽，所述滑动板与所述卡槽相适配。

其中，所述电机和所述齿轮减速箱的内部罩设有保护罩。

其中，所述基座包括软质皮层和座体，所述软质皮层与所述手套绗缝连接，所述座体上设置有所述凹槽。

本发明还提供一种采用如上述所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备的使用方法，步骤如下：

启动所述电机，利用所述齿轮减速箱将电机的输出转速减缓，使得所述输出齿轮缓慢转动；

利用所述输出齿轮与所述传动齿部啮合，从而带动所述转动座在所述支撑杆上旋转，从而使得所述点云数据采集装置的采集端旋转，更大范围的检测外界环境的各个数据；

将所述点云数据采集装置采集到的数据转换为三维模型后，上传至所述虚拟现实头盔内的处理系统，从而对用户进行反馈。

本发明的有益效果体现在：所述转动座与所述支撑杆活动连接，所述安装板与所述转动座可拆卸连接，并位于所述转动座远离所述支撑杆的一端，所述电机的输出端设置有所述齿轮减速箱，所述齿轮减速箱的输出端设置有所述输出齿轮，所述转动座上设置有所述传动齿部，所述输出齿轮与所述传动齿部相啮合，启动所述电机，通过所述齿轮减速箱减缓输出转速，进而通过所述输出齿轮与所述传动齿部啮合，从而带动所述转动座转动，从而使得所述安装板上的所述点云数据采集装置旋转，使得所述点云数据采集装置的采集外界环境的范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施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所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备的结构示意图。

图2是本发明的图1的A处的局部结构放大图。

图3是本发明的数据采集系统的结构示意图。

图4是本发明的图3的A-A线的内部结构剖视图。

图5是本发明的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备的使用方法的步骤流程图。

1-手套、2-基座、3-支撑杆、4-转动座、5-电机、6-齿轮减速箱、7-输出齿轮、8-安装板、9-凹槽、10-传动齿部、11-壳体、12-CCD相机、13-时间计数器、14-外杆、15-弹簧、16-内杆、17-滑动板、18-卡槽、19-保护罩、20-软质皮层、21-座体、22-连接板、23-杆体、24-盖板、25-推动块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图4，本发明提供了一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，包括手套1、数据采集系统和虚拟现实头盔，所述手套1上设置有所述数据采集系统，所述数据采集系统的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接，所述数据采集系统包括基座2、支撑杆3、转动座4、电机5、齿轮减速箱6、输出齿轮7、安装板8和点云数据采集装置，所述基座2与所述手套1可拆卸连接，并位于所述手套1的上方，所述基座2上设置有凹槽9，所述支撑杆3与所述基座2可拆卸连接，并位于所述凹槽9的内部，所述转动座4与所述支撑杆3活动连接，并位于所述支撑杆3远离所述凹槽9的一端，所述安装板8与所述转动座4可拆卸连接，并位于所述转动座4远离所述支撑杆3的一端，所述电机5与所述基座2可拆卸连接，所述电机5的输出端设置有所述齿轮减速箱6，所述齿轮减速箱6的输出端设置有所述输出齿轮7，所述转动座4上设置有传动齿部10，所述输出齿轮7与所述传动齿部10相啮合，所述点云数据采集装置与所述安装板8可拆卸连接，并位于所述安装板8的上方，所述点云数据采集装置的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接。

在本实施方式中，所述转动座4与所述支撑杆3活动连接，所述安装板8与所述转动座4可拆卸连接，并位于所述转动座4远离所述支撑杆3的一端，所述电机5的输出端设置有所述齿轮减速箱6，所述齿轮减速箱6的输出端设置有所述输出齿轮7，所述转动座4上设置有所述传动齿部10，所述输出齿轮7与所述传动齿部10相啮合，所述点云数据采集装置的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接，启动所述电机5，通过所述齿轮减速箱6减缓输出转速，进而通过所述输出齿轮7与所述传动齿部10啮合，从而带动所述转动座4转动，从而使得所述安装板8上的所述点云数据采集装置旋转，使得所述点云数据采集装置的采集外界环境的范围更广，将采集的数据建设成三维模型后，将三维模型数据传输至所述虚拟现实头盔内的处理系统进行处理。

进一步地，所述点云数据采集装置包括壳体11、主控器、蓄电池、激光反射器、CCD相机12、转动反射镜和时间计数器13，所述壳体11的内部设置有所述激光反射器、所述主控器、所述蓄电池、所述转动反射镜和所述时间计数器13，所述激光反射器、所述主控器、所述CCD相机12和所述时间计数器13均与所述蓄电池电性连接，所述CCD相机12和所述时间计数器13均位于所述壳体11的外部，所述转动反射镜与所述激光发射器相对应。

在本实施方式中，在所述壳体11内通过所述转动反射镜快速而有序地旋转，将所述激光发射器发出的激光脉冲扫过被检测外界环境，通过所述时间计数器13测量激光脉冲从发出经被检测外界环境在返回所述CCD相机12所经过的时间差，来计算距离和角度，从而计算出激光点在被检测外界环境的三维坐标模型，通过所述主控器将测得的三维数据模型上传至所述虚拟现实头盔内的处理系统。

进一步地，所述支撑杆3包括外杆14、弹簧15和内杆16，所述外杆14与所述基座2可拆卸连接，并位于所述凹槽9的内部，所述外杆14呈中空结构设置，所述外杆14内的内部设置有所述弹簧15，所述弹簧15的一端与所述基座2相贴合，所述弹簧15的另一端与所述内杆16相贴合，所述内杆16与所述转动座4活动连接，所述凹槽9的顶部设置有滑动槽，所述滑动槽内设置有滑动板17，所述内杆16上设置有卡槽18，所述滑动板17与所述卡槽18相适配。

在本实施方式中，为使用时，将所述内杆16按压在所述外杆14的内部，滑动所述滑动板17，将所述滑动板17卡入所述内杆16的卡槽18内，从而将所述支撑杆3收纳在所述凹槽9的内部，更加美观，使用时将所述滑动板17滑出所述卡槽18，在所述弹簧15的恢复力作用下，所述内杆16上升，从而使得所述点云数据采集装置的采集范围更大。

进一步地，所述电机5和所述齿轮减速箱6的内部罩设有保护罩19。

在本实施方式中，通过所述保护罩19保护所述电机5和所述齿轮减速箱6不受外界环境的影响，从而提高所述电机5和所述齿轮减速箱6的使用寿命。

进一步地，所述基座2包括软质皮层20和座体21，所述软质皮层20与所述手套1绗缝连接，所述座体21上设置有所述凹槽9。

在本实施方式中，通过所述软质皮层20将所述基座2绗缝在所述手套1的上方。

进一步地，所述外杆14包括连接板22、杆体23和盖板24，所述连接板22与所述基座2可拆卸连接，所述杆体23的一端与所述连接板22固定连接，所述杆体23的另一端与所述盖板24螺纹连接。

在本实施方式中，通过螺钉将所述连接板22安装在所述凹槽9的内部，所述杆体23与所述连接板22固定连接，制造时采用一体成型技术制成，结构更加牢固，将所述弹簧15和所述内杆16放置在所述外杆14的内部后，盖上所述盖板24，拧紧螺钉，从而使得所述内杆16不会从所述外杆14的内部脱落。

进一步地，所述滑动板17上还设置有推动块25。

在本实施方式中，将所述内杆16按压在所述外杆14的内部后，推动所述推动块25，将所述推动块25卡入所述内杆16的卡槽18内，从而将所述支撑杆3收纳在所述凹槽9的内部。

请参阅图5，本发明提供一种如上述所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备的使用方法，步骤如下：

S1：启动所述电机5，利用所述齿轮减速箱6将电机5的输出转速减缓，使得所述输出齿轮7缓慢转动；

S2：利用所述输出齿轮7与所述传动齿部10啮合，从而带动所述转动座4在所述支撑杆3上旋转，从而使得所述点云数据采集装置的采集端旋转，更大范围的检测外界环境的各个数据；

S3：将所述点云数据采集装置采集到的数据转换为三维模型后，上传至所述虚拟现实头盔内的处理系统，从而对用户进行反馈。

其中，用户带上所述手套1和所述虚拟现实头盔后，所述启动所述电机5，利用所述齿轮减速箱6将电机5的输出转速减缓，使得所述输出齿轮7缓慢转动，利用所述输出齿轮7与所述传动齿部10啮合，从而带动所述转动座4在所述支撑杆3上旋转，进而使得所述点云数据采集装置的采集端旋转，更大范围的检测外界环境的各个数据，将所述点云数据采集装置采集到的数据转换为三维模型后，上传至所述虚拟现实头盔内的处理系统，从而对用户进行反馈。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

包括手套、数据采集系统和虚拟现实头盔，所述手套上设置有所述数据采集系统，所述数据采集系统的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接，所述数据采集系统包括基座、支撑杆、转动座、电机、齿轮减速箱、输出齿轮、安装板和点云数据采集装置，所述基座与所述手套可拆卸连接，并位于所述手套的上方，所述基座上设置有凹槽，所述支撑杆与所述基座可拆卸连接，并位于所述凹槽的内部，所述转动座与所述支撑杆活动连接，并位于所述支撑杆远离所述凹槽的一端，所述安装板与所述转动座可拆卸连接，并位于所述转动座远离所述支撑杆的一端，所述电机与所述基座可拆卸连接，所述电机的输出端设置有所述齿轮减速箱，所述齿轮减速箱的输出端设置有所述输出齿轮，所述转动座上设置有传动齿部，所述输出齿轮与所述传动齿部相啮合，所述点云数据采集装置与所述安装板可拆卸连接，并位于所述安装板的上方，所述点云数据采集装置的信息输出端与所述虚拟现实头盔内的处理系统的信息输入端连接。

2.如权利要求1所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

所述点云数据采集装置包括壳体、主控器、蓄电池、激光反射器、CCD相机、转动反射镜和时间计数器，所述壳体的内部设置有所述激光反射器、所述主控器、所述蓄电池、所述转动反射镜和所述时间计数器，所述激光反射器、所述主控器、所述CCD相机和所述时间计数器均与所述蓄电池电性连接，所述CCD相机和所述时间计数器均位于所述壳体的外部，所述转动反射镜与所述激光发射器相对应。

3.如权利要求1所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

所述支撑杆包括外杆、弹簧和内杆，所述外杆与所述基座可拆卸连接，并位于所述凹槽的内部，所述外杆呈中空结构设置，所述外杆内的内部设置有所述弹簧，所述弹簧的一端与所述基座相贴合，所述弹簧的另一端与所述内杆相贴合，所述内杆与所述转动座活动连接。

4.如权利要求3所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

所述凹槽的顶部设置有滑动槽，所述滑动槽内设置有滑动板，所述内杆上设置有卡槽，所述滑动板与所述卡槽相适配。

5.如权利要求1所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

所述电机和所述齿轮减速箱的内部罩设有保护罩。

6.如权利要求1所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备，其特征在于，

所述基座包括软质皮层和座体，所述软质皮层与所述手套绗缝连接，所述座体上设置有所述凹槽。

7.一种采用如权利要求1所述的基于点云数据生成三维模型的虚拟现实设备的使用方法，其特征在于，步骤如下：

启动所述电机，利用所述齿轮减速箱将电机的输出转速减缓，使得所述输出齿轮缓慢转动；

利用所述输出齿轮与所述传动齿部啮合，从而带动所述转动座在所述支撑杆上旋转，从而使得所述点云数据采集装置的采集端旋转，更大范围的检测外界环境的各个数据；

将所述点云数据采集装置采集到的数据转换为三维模型后，上传至所述虚拟现实头盔内的处理系统，从而对用户进行反馈。

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