CN113347404B - 一种三维点云处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维点云处理装置及其处理方法，涉及到三维点云领域，包括底台，所述底台的顶侧开设有转动槽，所述底台的底侧内壁上安装有转动电机，所述转动电机的输出轴的顶端延伸至所述转动槽安装有转动齿轮。本发明中，当需要进行三维点云处理的信息收集时，转动电机带动摄像头对三维模型的水平周侧进行循环扫描，移动电机对三维模型的竖直方向的信息进行扫描，通过电动伸缩杆带动弧形板移动，弧形板移动带动摄像头调节与三维模型的距离，从而可以使得摄像头能对三维模型的任意位置和，结构进行不同距离的扫描，在进行复杂形状的三维模型的数据采集时，能够准确的读取三维模型的具体数据，避免读取的三维模型的数据失真。

Description

一种三维点云处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及三维点云领域，特别涉及一种三维点云处理装置及其处理方法。

背景技术

点云数据是最为常见也是最基础的三维模型，点云模型往往由测量直接得到，每个点对应一个测量点，未经过其他处理手段，故包含了最大的信息量，随着工业界中3D传感器的广泛使用，围绕三维点云的应用越来越多，基于三维点云的数据表示成为三维点云应用上的核心技术，尤其是随着深度学习的兴起，寻找更好的三维点云特征表示，在3D建模，高精度机械加工和智能机器人等领域发挥更加重要的作用。

现有的三维点云处理装置在对于三维模型的信息读取时，通常读取信息的摄像头与三维模型的位置相对固定，在进行复杂形状的三维模型的信息读取时，难以准确的读取三维模型的复杂凸起或复杂凹陷处的具体数据而难以建立点云信息，而导致读取后的三维模型的信息失真，为此我们提出了一种三维点云处理装置及其处理方法。

发明内容

本申请的目的在于提供一种三维点云处理装置及其处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种三维点云处理装置及其处理方法，包括底台，所述底台的顶侧开设有转动槽，所述底台的底侧内壁上安装有转动电机，所述转动电机的输出轴的顶端延伸至所述转动槽安装有转动齿轮，所述转动槽的底侧内壁转动安装有转动齿圈，所述转动齿圈与所述转动齿轮相啮合，所述转动齿圈的顶侧安装有弧形轨道杆，所述弧形轨道杆上通过进行圆周运动的滑行机构安装有滑动筒，所述滑动筒内通过可以伸缩的调距机构安装有多个摄像头，所述底台的顶侧通过可以轻微倾斜的倾斜机构安装有放置平板。

借由上述结构，当需要进行三维点云处理的信息收集时，将三维模型放置在放置平板上，通过转动电机带动摄像头对三维模型的水平周侧进行循环扫描，通过滑行机构带动摄像头对三维模型进行竖直方向的信息进行扫描，通过倾斜机构对三维模型的信息进行多角度扫描，通过调距机构带动摄像头对三维模型进行不同距离的扫描，在进行复杂形状的三维模型的数据采集时，能够准确的读取三维模型的具体数据，避免读取的三维模型的数据失真。

优选地，所述滑行机构包括两个滑动块、轨道齿条、滚动齿轮和移动电机，所述弧形轨道杆的两侧均开设有轨道槽，两个所述滑动块分别滑动安装在两个所述轨道槽内并与所述轨道槽相适配，两个所述滑动块的一侧分别与所述滑动筒的两侧固定连接，所述移动电机安装在所述滑动筒的一侧上，所述移动电机的输出轴贯穿所述滑动筒并与所述滚动齿轮的一侧固定连接，所述轨道齿条安装在所述弧形轨道杆一侧上，所述轨道齿条与所述滚动齿轮相啮合。

进一步地，通过滑行机构的设置，移动电机转动带动滚动齿轮转动，在滑动块的作用下，滚动齿轮转动通过轨道齿条带动滑动筒沿弧形轨道杆进行滑动，从而对三维模型的竖直方向的信息进行扫描。

优选地，所述调距机构包括电动伸缩杆和弧形板，所述电动伸缩杆固定套接在所述滑动筒内，所述弧形板与所述电动伸缩杆的输出端固定连接，多个所述摄像头均安装在所述弧形板的一侧上。

进一步地，通过调距机构的设置，电动伸缩杆移动带动弧形板移动，弧形板移动带动摄像头移动，从而调节摄像头距离三维模型的距离，从而可以在不同的距离对三维模型的数据进行读取，从而能够保证读取数据的准确性。

优选地，所述倾斜机构包括撑管和两个转动杆，所述底台的顶侧开设有通过孔，所述撑管固定套接在所述通过孔内，两个所述转动杆分别与所述撑管的两侧转动连接，两个所述转动杆的顶端均与所述放置平板的底侧相连接，所述撑管上安装有用于带动放置平板转动的驱动单元。

进一步地，通过倾斜机构的设置，驱动单元带动放置平板转动，放置平板转动通过转动杆沿撑管进行转动，从而能够调节放置平板的倾斜角度，从而能够使得三维模型通过倾斜来使得复杂凹陷或复杂凸起处的信息便于摄像头读取。

优选地，所述驱动单元包括弧形齿圈、倾斜电机、传动轴和倾斜齿轮，倾斜电机安装在所述撑管的一侧上，所述倾斜电机的输出端通过所述传动轴安装有倾斜齿轮，所述弧形齿圈安装在所述放置平板的底侧上，所述弧形齿圈与所述转动杆为同轴心设置，所述弧形齿圈与所述倾斜齿轮相啮合。

进一步地，通过驱动单元的设置，倾斜电机转动通过传动轴带动倾斜齿轮转动，倾斜齿轮转动带动弧形齿圈转动，由于弧形齿圈与转动杆同轴心，因此弧形齿圈转动能够带动放置平板转动进行倾斜。

优选地，所述放置平板的内开设有固定腔，所述放置平板的顶侧开设有多个束缚网孔，多个所述束缚网孔均与所述固定腔相连通，所述底台的底侧内壁上安装有抽气泵，所述抽气泵的抽气扣安装有软管，所述软管的顶端延伸至所述固定腔内并与所述固定腔相连通。

进一步地，将三维模型放置在放置平板上时，启动抽气泵，抽气泵通过软管将固定腔内的空气抽出，三维模型的放置覆盖部分束缚网孔而导致进入固定腔的气流速度小雨抽气泵的抽气速度，而使得固定腔内形成负压而使得三维模型与放置平板形成一定的固定效果，从而避免三维模型在扫描时由于振动或者倾斜造成三维模型的移位而造成读取的数据失真。

优选地，所述放置平板的顶侧开设有夹紧槽，所述夹紧槽的两侧内壁共同安装有滑动杆，所述滑动杆上活动套接有夹紧块，两个所述夹紧块的顶侧均安装有夹紧胶垫，两个所述夹紧胶垫均延伸至所述夹紧槽外，两个所述夹紧块相互靠近的一侧共同安装有活动套接在所述滑动杆上的夹紧弹簧。

进一步地，将三维模型放置在放置平板上时，通过夹紧弹簧带动两个夹紧块移动，夹紧块移动通过夹紧胶垫对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果，从而避免三维模型在扫描时由于振动或者倾斜造成三维模型的移位而造成读取的数据失真。

优选地，所述放置平板的顶侧开设有多个吸附槽，多个所述吸附槽内均安装有磁铁。

进一步地，当所需读取的三维模型的材质为磁性金属材质时，可以直接将三维模型放置在放置平板上，并通过磁铁对磁性金属的磁性作用来将三维模型进行放置和固定，从而避免三维模型在扫描时由于振动或者倾斜造成三维模型的移位而造成读取的数据失真。

本申请还公开了一种具有去除甲醛功能的汽车脚垫的制备方法，其特征在于，该方法包括：

S1、固定三维模型，通过抽气泵或者夹紧弹簧对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果或者通过磁铁来对磁性材质的三维模型进行固定。

S2、循环扫码模型，转动电机带动摄像头对三维模型的水平周侧进行循环扫描，通过电动伸缩杆带动弧形板移动，弧形板移动带动摄像头调节与三维模型的距离，通过倾斜电机转动带动倾斜齿轮转动，倾斜齿轮转动通过弧形齿圈带动放置平台进行轻微倾斜，从而可以使得摄像头能对三维模型的任意位置和结构进行不同距离的扫描。

S3、采集数据，采集扫描的数据。

综上，本发明的技术效果和优点：

1、本发明中，当需要进行三维点云处理的信息收集时，转动电机带动摄像头对三维模型的水平周侧进行循环扫描，移动电机对三维模型的竖直方向的信息进行扫描，通过电动伸缩杆带动弧形板移动，弧形板移动带动摄像头调节与三维模型的距离，从而可以使得摄像头能对三维模型的任意位置和，结构进行不同距离的扫描，在进行复杂形状的三维模型的数据采集时，能够准确的读取三维模型的具体数据，避免读取的三维模型的数据失真。

2、本发明中，倾斜电机转动通过传动轴带动倾斜齿轮转动，倾斜齿轮转动带动弧形齿圈转动，由于弧形齿圈与转动杆同轴心，因此弧形齿圈转动能够带动放置平板转动进行倾斜，从而能够调节放置平板的倾斜角度，从而能够对三维模型的数据进行多角度的读取，从而便于摄像头读取到准确的信息。

3、本发明中，基于上述方法，操作简单，且可以调节摄像头与三维模型的距离，同时可以循环扫描，且带动放置平台进行轻微倾斜，从而可以使得摄像头能对三维模型的任意位置和结构进行不同距离的扫描，便于进行使用。

附图说明

图1为本申请实施例1的立体结构示意图；

图2为图1中部分放大结构示意图；

图3为本申请实施例1的另一视角立体结构示意图；

图4为图3中A处放大结构示意图；

图5为本申请实施例1的部分剖切结构示意图；

图6为本实施例2的立体结构示意图：

图7为图6中部分放大结构示意图。

图中：1、底台；2、转动齿圈；3、弧形轨道杆；4、滑动块；5、滑动筒；6、轨道齿条；7、滚动齿轮；8、移动电机；9、电动伸缩杆；10、弧形板；11、摄像头；12、转动电机；13、转动齿轮；14、撑管；15、转动杆；16、放置平板；17、弧形齿圈；18、倾斜电机；19、传动轴；20、倾斜齿轮；21、抽气泵；22、软管；23、束缚网孔；24、滑动杆；25、夹紧块；26、夹紧胶垫；27、夹紧弹簧；28、磁铁；29、夹紧槽。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：参考图1-5所示的一种三维点云处理装置及其处理方法，包括底台1。底台1可以是现有技术中的任意一种基座结构，例如金属箱体。

底台1的顶侧开设有转动槽，底台1的底侧内壁上安装有转动电机12，转动电机12可以是现有技术中的任意一种，转动电机12的输出轴的顶端延伸至转动槽安装有转动齿轮13，转动槽的底侧内壁转动安装有转动齿圈2，转动齿圈2与转动齿轮13相啮合。

转动齿圈2的顶侧安装有弧形轨道杆3，弧形轨道杆3上通过进行圆周运动的滑行机构安装有滑动筒5，滑动筒5内通过可以伸缩的调距机构安装有多个摄像头11，底台1的顶侧通过可以轻微倾斜的倾斜机构安装有放置平板16。

借由上述机构，当需要进行三维点云处理的信息收集时，将三维模型放置在放置平板16上，通过转动电机12带动摄像头11对三维模型的水平周侧进行循环扫描，通过滑行机构带动摄像头11对三维模型进行竖直方向的信息进行扫描，通过倾斜机构对三维模型的信息进行多角度扫描，通过调距机构带动摄像头11对三维模型进行不同距离的扫描，在进行复杂形状的三维模型的数据采集时，能够准确的读取三维模型的具体数据，避免读取的三维模型的数据失真。

如图2所示，移动电机8可以是现有技术中的任意一种，弧形轨道杆3的两侧均开设有轨道槽，两个滑动块4分别滑动安装在两个轨道槽内并与轨道槽相适配而保持滑动的稳定性，两个滑动块4的一侧分别与滑动筒5的两侧固定连接，移动电机8安装在滑动筒5的一侧上，移动电机8的输出轴贯穿滑动筒5并与滚动齿轮7的一侧固定连接，轨道齿条6安装在弧形轨道杆3一侧上，轨道齿条6与弧形轨道杆3同轴心，轨道齿条6与滚动齿轮7相啮合，这样设置的好处是，移动电机8转动带动滚动齿轮7转动，在滑动块4的作用下，滚动齿轮7转动通过轨道齿条6带动滑动筒5沿弧形轨道杆3进行滑动，从而对三维模型的竖直方向的信息进行扫描。

如图2所示，电动伸缩杆9固定套接在滑动筒5内，弧形板10与电动伸缩杆9的输出端固定连接，多个摄像头11均安装在弧形板10的一侧上，通过弧形板10的设置，可以使得多个摄像头11的焦点集中，这样设置的好处是，通过调距机构的设置，电动伸缩杆9移动带动弧形板10移动，弧形板10移动带动摄像头11移动，从而调节摄像头11距离三维模型的距离，从而可以在不同的距离对三维模型的数据进行读取，从而能够保证读取数据的准确性。

如图4所示，底台1的顶侧开设有通过孔，撑管14固定套接在通过孔内，两个转动杆15分别与撑管14的两侧转动连接，两个转动杆15的顶端均与放置平板16的底侧相连接，撑管14上安装有用于带动放置平板16转动的驱动单元这样设置的好处是，驱动单元带动放置平板16转动，放置平板16转动通过转动杆15沿撑管14进行转动，从而能够调节放置平板16的倾斜角度，从而能够使得三维模型通过倾斜来使得复杂凹陷或复杂凸起处的信息便于摄像头11读取。

如图4所示，倾斜电机18可以是现有技术中的任意一种，倾斜电机18安装在撑管14的一侧上，倾斜电机18的输出端通过传动轴19安装有倾斜齿轮20，弧形齿圈17安装在放置平板16的底侧上，弧形齿圈17与转动杆15为同轴心设置，弧形齿圈17与倾斜齿轮20相啮合，这样设置的好处是，通过驱动单元的设置，倾斜电机18转动通过传动轴19带动倾斜齿轮20转动，倾斜齿轮20转动带动弧形齿圈17转动，由于弧形齿圈17与转动杆15同轴心，因此弧形齿圈17转动能够带动放置平板16转动进行倾斜。

如图5所示，放置平板16的内开设有固定腔，放置平板16的顶侧开设有多个束缚网孔23，多个束缚网孔23均与固定腔相连通，底台1的底侧内壁上安装有抽气泵21，抽气泵21的抽气扣安装有软管22，软管22的顶端延伸至固定腔内并与固定腔相连通，这样设置的好处是，将三维模型放置在放置平板16上时，启动抽气泵21，抽气泵21通过软管22将固定腔内的空气抽出，三维模型的放置覆盖部分束缚网孔而导致进入固定腔的气流速度小雨抽气泵21的抽气速度，而使得固定腔内形成负压而使得三维模型与放置平板16形成一定的固定效果，从而避免三维模型在扫描时由于振动或者倾斜造成三维模型的移位而造成读取的数据失真。

实施例2：与实施例1不同的是，参考图6和图7所示，本实施例中，放置平板16的顶侧开设有夹紧槽29，夹紧槽29的两侧内壁共同安装有滑动杆24，滑动杆24上活动套接有夹紧块25，两个夹紧块25的顶侧均安装有夹紧胶垫26，两个夹紧胶垫26均延伸至夹紧槽29外，两个夹紧块25相互靠近的一侧共同安装有活动套接在滑动杆24上的夹紧弹簧27，放置平板16的顶侧开设有多个吸附槽，多个吸附槽内均安装有磁铁28，这样设置的好处是，通过夹紧弹簧27带动两个夹紧块25移动，夹紧块25移动通过夹紧胶垫26对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果或者通过磁铁28来对磁性材质的三维模型进行固定，可以使得在固定形状不规则的三维模型时，通过负压夹紧难度高时，也能够对三维模型进行固定，使得装置可以但不仅限于扫描底部可以通过吸附进行固定的三维模型。

本申请还公开了一种三维点云处理方法，该方法包括：

S1、固定三维模型，通过抽气泵21或者夹紧弹簧27对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果或者通过磁铁28来对磁性材质的三维模型进行固定；

S2、循环扫码模型，转动电机12带动摄像头11对三维模型的水平周侧进行循环扫描，通过电动伸缩杆9带动弧形板10移动，弧形板10移动带动摄像头11调节与三维模型的距离，通过倾斜电机18转动带动倾斜齿轮20转动，倾斜齿轮20转动通过弧形齿圈17带动放置平台进行轻微倾斜，从而可以使得摄像头11能对三维模型的任意位置和结构进行不同距离的扫描；

S3、采集数据，采集扫描的数据。

本发明工作原理：

当需要进行三维点云处理的信息收集时，将三维模型放置在放置平板16上，启动抽气泵21，抽气泵21通过软管22将固定腔内的空气抽出，三维模型的放置覆盖部分束缚网孔23而导致进入固定腔的气流速度小雨抽气泵21的抽气速度，而使得固定腔内形成负压而使得三维模型与放置平板16形成一定的固定效果，或者通过夹紧弹簧27带动两个夹紧块25移动并通过夹紧胶垫26对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果或者通过磁铁28来对磁性材质的三维模型进行固定，从而避免三维模型在扫描时由于振动或者倾斜造成三维模型的移位而造成读取的数据失真，转动电机12带动转动齿轮13转动，转动齿轮13转动带动转动齿圈2转动，转动齿圈2转动带动弧形轨道杆3转动，弧形轨道杆3转动带动摄像头11对三维模型的水平周侧进行循环扫描，移动电机8转动带动滚动齿轮7转动，在滑动块4的作用下，滚动齿轮7转动通过轨道齿条6带动滑动筒5沿弧形轨道杆3进行滑动，从而对三维模型的竖直方向的信息进行扫描，通过电动伸缩杆9带动弧形板10移动，弧形板10移动带动摄像头11调节与三维模型的距离，通过倾斜电机18转动带动倾斜齿轮20转动，倾斜齿轮20转动通过弧形齿圈17带动放置平台进行轻微倾斜，从而可以使得摄像头11能对三维模型的任意位置和结构进行不同距离的扫描，在进行复杂形状的三维模型的数据采集时，能够准确的读取三维模型的具体数据，避免读取的三维模型的数据失真。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维点云处理装置，包括底台（1），其特征在于：所述底台（1）的顶侧开设有转动槽，所述底台（1）的底侧内壁上安装有转动电机（12），所述转动电机（12）的输出轴的顶端延伸至所述转动槽安装有转动齿轮（13），所述转动槽的底侧内壁转动安装有转动齿圈（2），所述转动齿圈（2）与所述转动齿轮（13）相啮合，所述转动齿圈（2）的顶侧安装有弧形轨道杆（3），所述弧形轨道杆（3）上通过进行圆周运动的滑行机构安装有滑动筒（5），所述滑动筒（5）内通过可以伸缩的调距机构安装有多个摄像头（11），所述底台（1）的顶侧通过可以轻微倾斜的倾斜机构安装有放置平板（16）；

所述调距机构包括电动伸缩杆（9）和弧形板（10），所述电动伸缩杆（9）固定套接在所述滑动筒（5）内，所述弧形板（10）与所述电动伸缩杆（9）的输出端固定连接，多个所述摄像头（11）均安装在所述弧形板（10）的一侧上；

所述倾斜机构包括撑管（14）和两个转动杆（15），所述底台（1）的顶侧开设有通过孔，所述撑管（14）固定套接在所述通过孔内，两个所述转动杆（15）分别与所述撑管（14）的两侧转动连接，两个所述转动杆（15）的顶端均与所述放置平板（16）的底侧相连接，所述撑管（14）上安装有用于带动放置平板（16）转动的驱动单元；

所述驱动单元包括弧形齿圈（17）、倾斜电机（18）、传动轴（19）和倾斜齿轮（20），倾斜电机（18）安装在所述撑管（14）的一侧上，所述倾斜电机（18）的输出端通过所述传动轴（19）安装有倾斜齿轮（20），所述弧形齿圈（17）安装在所述放置平板（16）的底侧上，所述弧形齿圈（17）与所述转动杆（15）为同轴心设置，所述弧形齿圈（17）与所述倾斜齿轮（20）相啮合；

所述放置平板（16）的内开设有固定腔，所述放置平板（16）的顶侧开设有多个束缚网孔（23），多个所述束缚网孔（23）均与所述固定腔相连通，所述底台（1）的底侧内壁上安装有抽气泵（21），所述抽气泵（21）的抽气扣安装有软管（22），所述软管（22）的顶端延伸至所述固定腔内并与所述固定腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种三维点云处理装置，其特征在于：所述滑行机构包括两个滑动块（4）、轨道齿条（6）、滚动齿轮（7）和移动电机（8），所述弧形轨道杆（3）的两侧均开设有轨道槽，两个所述滑动块（4）分别滑动安装在两个所述轨道槽内并与所述轨道槽相适配，两个所述滑动块（4）的一侧分别与所述滑动筒（5）的两侧固定连接，所述移动电机（8）安装在所述滑动筒（5）的一侧上，所述移动电机（8）的输出轴贯穿所述滑动筒（5）并与所述滚动齿轮（7）的一侧固定连接，所述轨道齿条（6）安装在所述弧形轨道杆（3）一侧上，所述轨道齿条（6）与所述滚动齿轮（7）相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种三维点云处理装置，其特征在于：所述放置平板（16）的顶侧开设有夹紧槽（29），所述夹紧槽（29）的两侧内壁共同安装有滑动杆（24），所述滑动杆（24）上活动套接有夹紧块（25），两个所述夹紧块（25）的顶侧均安装有夹紧胶垫（26），两个所述夹紧胶垫（26）均延伸至所述夹紧槽（29）外，两个所述夹紧块（25）相互靠近的一侧共同安装有活动套接在所述滑动杆（24）上的夹紧弹簧（27）。

4.根据权利要求3所述的一种三维点云处理装置，其特征在于：所述放置平板（16）的顶侧开设有多个吸附槽，多个所述吸附槽内均安装有磁铁（28）。

5.一种应用权利要求1-4任意一项所述的一种三维点云处理装置的三维点云处理方法，其特征在于，该方法包括：

S1、固定三维模型，通过抽气泵（21）或者夹紧弹簧（27）对三维模型进行夹持来形成一定的固定效果或者通过磁铁（28）来对磁性材质的三维模型进行固定；

S2、循环扫码模型，转动电机（12）带动摄像头（11）对三维模型的水平周侧进行循环扫描，通过电动伸缩杆（9）带动弧形板（10）移动，弧形板（10）移动带动摄像头（11）调节与三维模型的距离，通过倾斜电机（18）转动带动倾斜齿轮（20）转动，倾斜齿轮（20）转动通过弧形齿圈（17）带动放置平台进行轻微倾斜，从而可以使得摄像头（11）能对三维模型的任意位置和结构进行不同距离的扫描；

S3、采集数据，采集扫描的数据。

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