CN113639636A - 激光3d相机及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光3D相机及机器人，激光3D相机包括盒体以及设置在盒体中的激光投影模组、激光投影控制组件、至少一个光学相机、相机控制器、处理器和电源板；激光投影模组与激光投影控制组件连接，激光投影控制组件用于控制激光投影模组向被拍摄物体表面发射线性激光条纹；光学相机与相机控制器连接，相机控制器用于控制光学相机在线性激光条纹扫描被拍摄物体表面时记录线性激光条纹的图像；处理器与相机控制器连接，其用于根据光学相机在多个时间点采集的图像生成被拍摄物体对应的点云图像；电源板用于供电。本申请提供的激光3D相机在采集表面光滑、反光率较高的物体的点云图像的情况下，能够避免采集的点云图像中出现点云缺失。

Description

激光3D相机及机器人

技术领域

本申请属于光学相机技术领域，具体涉及一种激光3D相机及机器人。

背景技术

随着机器视觉的发展，将机器视觉与机器人结合，可以满足多种应用场景的需求，例如，在物流运输、码垛等场景中，需要机器人识别出检测区域中各物体的抓取位置，具体可以采集检测区域的点云图像，然后根据点云图像确定待抓取物体的抓取位置。

点云图像的准确度将直接影响抓取位置的确定。通常可以利用双目相机采集检测区域的点云图像，然而，对于一些表面光滑、反光率较高的物体来说，利用现有的双目相机采集的点云图像往往存在点云缺失严重的问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种激光3D相机及机器人。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种激光3D相机，其包括盒体以及设置在所述盒体中的激光投影模组、激光投影控制组件、至少一个光学相机、相机控制器、处理器和电源板；

所述激光投影模组与所述激光投影控制组件连接，所述激光投影控制组件用于控制所述激光投影模组向被拍摄物体表面发射线性激光条纹；所述光学相机与所述相机控制器连接，所述相机控制器用于控制所述光学相机在线性激光条纹扫描被拍摄物体表面时记录线性激光条纹的图像；所述处理器与相机控制器连接，其用于根据所述光学相机在多个时间点采集的图像生成所述被拍摄物体对应的点云图像；所述电源板用于为所述激光投影驱动组件、相机控制器和处理器供电。

上述激光3D相机中，所述盒体中设置有第一光学相机和第二光学相机；所述盒体包括顶盖和底盒，所述顶盖与底盒顶部的开口匹配设置；

所述底盒的前面板上开设有激光投影窗口、第一采集窗口和第二采集窗口，所述第一采集窗口和第二采集窗口对称设置在所述激光投影窗口的两侧；

所述激光投影模组的出光端对应设置在所述激光投影窗口处，所述第一光学相机的取景窗口对应设置在所述第一采集窗口处，所述第二光学相机的取景窗口对应设置在所述第二采集窗口处。

上述激光3D相机中，所述激光器投影模组包括激光器、振镜组件和固定装置；

所述激光器和振镜组件均设置在所述固定装置上，所述激光器用于输出线性激光；所述振镜组件包括振镜和驱动电机，所述振镜和驱动电机连接，所述驱动电机在工作状态下能够驱动所述振镜转动，以使所述激光器输出的线性激光投射在所述振镜上后以不同角度投影至检测区域；

所述固定装置上还设置有保护挡板，所述保护挡板用于对所述振镜进行保护以及对所述激光器射出工作范围之外的激光进行阻挡。

进一步地，所述激光器包括固定机构、激光二极管、准直透镜、电路板和鲍威尔棱镜；

所述固定机构包括壳体和棱镜固定座，所述壳体中开设有光源通道，所述激光二极管和准直透镜设置在所述光源通道中；

沿所述光源通道中的光路方向，所述壳体的一端设置有第一连接部，所述第一连接部用于固定与所述激光二极管连接的所述电路板；所述壳体的另一端设置有第二连接部，所述第二连接部中开设有连接通道，所述连接通道与光源通道同轴连通；

所述鲍威尔棱镜设置在所述棱镜固定座中，所述棱镜固定座能够与第二连接部相对转动；所述棱镜固定座转动到所需位置后与所述第二连接部固定。

进一步地，所述棱镜固定座包括棱镜筒和转盘，所述鲍威尔棱镜固定设置在所述棱镜筒中，所述转盘沿所述棱镜筒的径向卡设在所述棱镜筒上；所述转盘上开设有至少一个弧形通孔；

所述棱镜筒靠近鲍威尔棱镜的入光面的一端配合连接在所述第二连接部的连接通道中，所述第二连接部在朝向所述棱镜筒的端面上开设有至少一个连接孔；在所述转盘转动的情况下，所述弧形通孔能够与至少一个连接孔对齐。

进一步地，所述固定装置包括激光器固定座和振镜组件固定座；

所述激光器固定座用于安装固定所述激光器，所述振镜组件固定座用于安装固定所述振镜组件；沿所述激光器固定座上安装的激光器的激光发射方向，所述振镜组件固定座与激光器固定座的一侧连接，以使所述激光器发射的激光打在所述振镜组件固定座上安装的振镜上。

更进一步地，所述激光器固定座包括固定座本体，所述固定座本体采用凹字型结构，所述凹字型结构的凹口底面上开设有放置槽，所述放置槽中放置有制冷片；所述凹字型结构的两侧壁上分别开设有散热槽和避让槽，所述避让槽中设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述激光器的温度。

进一步地，所述固定装置还包括照明固定板，所述照明固定板与保护挡板一体成型或固定连接在一起，所述照明固定板上安装有灯板和遮光板，所述遮光板用于对所述灯板发射的光进行部分遮挡。

上述激光3D相机中，所述相机控制器、处理器和电源板均设置在第一承载支架上，所述第一承载支架包括第一承载件和第二承载件，所述第一承载件的一端与第二承载件的顶面连接，所述第一承载件所在的平面与第二承载件所在的平面成预设角度。

进一步地，所述第一承载件采用中空的矩形框架，所述电源板设置在所述矩形框架上；所述处理器平行设置在所述第二承载件的顶面上，所述相机控制器平行设置在所述处理器的上方。

上述激光3D相机中，所述激光投影控制组件设置在第二承载支架上；所述第二承载支架包括第三承载件和底座，所述第三承载件的一端与底座的顶面连接，所述第三承载件所在的平面与底座的顶面之间成预设角度；

所述底座的两侧设置有加强板，两所述加强板的相对面分别对应与所述第三承载件的两侧连接。

进一步地，所述激光投影控制组件包括激光控制器和振镜驱动板；沿与所述第三承载件垂直且与所述加强板平行的方向，所述激光控制器和振镜驱动板分别设置在所述第三承载件的两侧面上。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种机器人，其包括：控制器、机械手和上述任一所述的激光3D相机；所述控制器分别与所述机械手和所述激光3D相机连接；

所述激光3D相机用于采集包含待抓取对象的设定区域的点云图像，并将所述点云图像发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述点云图像确定所述待抓取对象的位置信息，并基于所述位置信息控制所述机械手对所述待抓取对象进行抓取。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请提供的激光3D相机中通过设置激光投影模组、激光投影控制组件、光学相机、相机控制器、处理器和电源板；激光投影模组与激光投影控制组件连接，激光投影控制组件用于控制激光投影模组向被拍摄物体表面发射线性激光条纹；光学相机与相机控制器连接，相机控制器用于控制光学相机在线性激光条纹扫描被拍摄物体表面时记录线性激光条纹的图像；处理器与相机控制器连接，其用于根据光学相机在多个时间点采集的图像生成被拍摄物体对应的点云图像；本申请提供的激光3D相机在采集表面光滑、反光率较高的物体的点云图像的情况下，能够提高点云图像的分辨率，避免采集的点云图像中出现点云缺失。

本申请提供的激光3D相机中通过设置激光投影模组，激光投影模组包置激光器、振镜组件和固定装置，激光器和振镜组件均设置在固定装置上，激光器用于输出线性激光，振镜组件包括振镜以及与振镜连接的驱动电机，驱动电机在工作状态下能够驱动振镜转动；本申请提供的激光3D相机中的激光投影模组能够将激光器输出的线性激光投射在振镜上后以不同角度投影至被拍摄物体上，能够更灵活、更安全地的得到所需的线性激光条纹，以满足光学相机对投影的需求。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1是本申请实施例提供的一种激光3D相机拆去顶盖后的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光投影模组的整体结构示意图之一。

图3是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光投影模组的整体结构示意图之二。

图4是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光投影模组的整体结构示意图之三。

图5是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光器的剖视图。

图6是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光器的壳体的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的一种激光3D相机中激光器的结构示意图。

图8是本申请实施例提供的一种激光3D相机中棱镜固定座的结构示意图。

图9是本申请实施例提供的一种激光3D相机中固定装置的结构示意图之一。

图10是本申请实施例提供的一种激光3D相机中固定装置的结构示意图之二。

图11是本申请实施例提供的一种激光3D相机中遮光板的结构示意图。

图12是本申请实施例提供的一种激光3D相机中底盒前端的部分结构示意图。

图13是本申请实施例提供的一种激光3D相机中底盒后端的部分结构示意图。

图14是本申请实施例提供的一种激光3D相机中第一承载支架的结构示意图。

图15是本申请实施例提供的一种激光3D相机中第二承载支架的结构示意图。

附图标记说明：

1、盒体；

11、底盒；

111、激光投影窗口；112、第一采集窗口；113、第二采集窗口；114、连接件；115、第一通孔；116、第二通孔；117、指示灯窗口；

2、激光投影模组；

21、激光器；

211、固定机构；

2111、壳体；21111、注胶孔；

2112、棱镜固定座；21121、棱镜筒；21122、转盘；21123、弧形通孔；

2113、光源通道；

2114、第一连接部；

2115、第二连接部；21151、连接孔；

212、激光二极管；2121、电极；

213、准直透镜；2131、卡槽；

214、电路板；2141、穿线孔；

215、鲍威尔棱镜；

22、振镜组件；221、振镜；222、驱动电机；

23、固定装置；

231、保护挡板；2311、横板；2312、纵板；

232、激光器固定座；

2321、固定座本体；23211、限位孔；23212、限位插销；

2322、放置槽；23221、制冷片；

2323、散热槽；2324、避让槽；2325、第一螺孔；2326、钣金卡扣；

233、振镜组件固定座；2331、固定孔；2332、第二螺孔；

234、照明固定板；2341、横部；2342、纵部；2343、第三螺纹孔；2344、限位柱；

235、灯板；

236、遮光板；

2361、第一遮光片；23611、第一透光孔；

2362、匀光片；

2363、第二遮光片；23631、第二透光孔；

3、激光投影控制组件；31、激光控制器；32、振镜驱动板；

4、第一光学相机；

5、第二光学相机；

6、相机控制器；

7、处理器；

8、电源板；

9、第一承载支架；91、第一承载件；92、第二承载件；

10、第二承载支架；

101、第三承载件；1011、散热口；

102、底座；103、加强板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

某些用以描述本申请的用词将于下或在+此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

本申请实施例提供的激光3D相机包括盒体以及设置在盒体中的一个激光投影模组、激光投影控制组件、至少一个光学相机、相机控制器、处理器和电源板。

其中，激光投影模组与激光投影控制组件连接，激光投影控制组件用于控制激光投影模组向被拍摄物体表面发射线性激光条纹。光学相机与相机控制器连接，相机控制器用于控制光学相机在线性激光条纹扫描被拍摄物体表面时记录线性激光条纹的图像。处理器与相机控制器连接，其用于根据光学相机在多个时间点采集的图像生成被拍摄物体对应的点云图像。

电源板与激光投影驱动组件、相机控制器和处理器连接，用于为激光投影驱动组件、相机控制器和处理器供电。

电源板上设置有通信电路，以为激光3D相机提供网络支持，使得激光3D相机能够通过通信电路与外部计算机进行通信。

图1为本申请实施例提供的一种激光3D相机拆去顶盖后的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的激光3D相机包括盒体1以及设置在盒体1中的激光投影模组2、激光投影控制组件3、第一光学相机4、第二光学相机5、相机控制器6、处理器7和电源板8。

其中，盒体1包括顶盖(图中未示出)和底盒11，顶盖与底盒11顶部的开口匹配设置，底盒11的顶部通过顶盖进行封闭。

底盒11的前面板上开设有激光投影窗口111、第一采集窗口112和第二采集窗口113，第一采集窗口112和第二采集窗口113对称设置在激光投影窗口111的两侧。激光投影模组2的出光端对应设置在激光投影窗口111处，第一光学相机4的取景窗口对应设置在第一采集窗口112处，第二光学相机5的取景窗口对应设置在第二采集窗口113处。

进一步地，激光投影窗口111上镀有增透膜，以便于减少激光的反射强度，增加激光的透射的强度。第一采集窗口112和第二采集窗口113上也均镀有增透膜，以便于增加外界光透射入第一光学相机4和第二光学相机5中。

相机控制器6、处理器7和电源板8均设置在底盒11中第一光学相机4与激光投影模组2之间的区域，激光投影控制组件3均设置在底盒11中激光投影模组2与第二光学相机5之间的区域。

采用本申请实施例提供的激光3D相机在采集表面光滑、反光率较高的物体的点云图像的情况下，可以提高点云图像的分辨率。根据视场计算及三维模拟，可以通过分别调整第一光学相机4和第二光学相机5的安装角度，能够保证可用的公共视野达到最优使用范围，使工作范围达到最大。其中，第一光学相机4的安装角度和第二光学相机5的安装角度都可以在3°～10°调节。

在一个具体的实施例中，如图2-图4所示，激光投影模组2包括激光器21、振镜组件22和固定装置23。其中，激光器21和振镜组件22均设置在固定装置23上，激光器21用于输出线性激光。

振镜组件22包括振镜221和驱动电机222，振镜221和驱动电机222连接，驱动电机222在工作状态下能够驱动振镜221转动，以使激光器21输出的线性激光投射在振镜221上后以不同角度投影至检测区域。

固定装置23上设置有保护挡板231，保护挡板231用于对振镜221进行保护以及对激光器21射出工作范围之外的激光进行阻挡。

在上述实施例中，如图5所示，激光器21包括固定机构211、激光二极管212、准直透镜213、电路板214和鲍威尔棱镜215。

其中，固定机构211包括壳体2111和棱镜固定座2112，壳体2111中开设有光源通道2113，激光二极管212和准直透镜213设置在光源通道2113中。

沿光源通道2113中的光路方向，壳体2111的一端设置有第一连接部2114，其另一端设置有第二连接部2115。电路板214与第一连接部2114固定连接，激光二极管212通过电极2121与电路板214连接。

第二连接部2115中开设有连接通道，连接通道与光源通道2113同轴连通。鲍威尔棱镜215设置在棱镜固定座2112中，棱镜固定座2112与第二连接部2115连接，且能够与第二连接部2115相对转动。

根据调试需要，当棱镜固定座2112转动到所需位置后与第二连接部2115进行固定。

需要说明的是，第一连接部2114可以与壳体2111一体成型，例如，第一连接部2114可以为壳体2111沿光源通道2113中光路方向的一端面，电路板214直接固定在该端面上。第一连接部2114还可以为一独立的部件，其与壳体2111固定连接在一起；例如，第一连接部2114可以为一端板，该端板与壳体2111沿光源通道2113中光路方向的一端面连接，电路板214固定设置在端板上。

如图6和图7所示，第二连接部2115可以与壳体2111一体成型；也可以为一独立的部件，其与壳体2111固定连接在一起。

棱镜固定座2112的一端配合连接在连接通道中，具体地，棱镜固定座2112的一端可以通过过盈配合的方式与连接通道连接。连接通道的直径大于光源通道2113的直径，以便于棱镜固定座2112配合连接在连接通道中时，棱镜固定座2112中安装的鲍威尔棱镜215的直径与光源通道2113的直径相当，进而使得激光二极管212发射的激光透过准直透镜213后能够沿鲍威尔棱镜215的轴线射入。

在本实施例中，如图5和图6所示，自壳体2111外部向壳体2111中光源通道2113的方向，也即沿光源通道2113的径向，在壳体2111上开设有至少一个注胶孔21111。

注胶孔21111采用漏斗型结构，其上部为一倒圆台结构，其下部为一圆柱体结构。当准直透镜213在光源通道2113中的位置调整完毕后，可以通过注胶孔21111进行注胶，对准直透镜213与壳体2111进行固定，从而固定准直透镜213在壳体2111中的位置。

在本实施例中，如图8所示，棱镜固定座2112包括棱镜筒21121和转盘21122，鲍威尔棱镜215固定设置在棱镜筒21121中，转盘21122沿棱镜筒21121的径向卡设在棱镜筒21121上。

转盘21122上开设有至少一个弧形通孔21123。第二连接部2115在朝向棱镜筒21121的端面上开设有至少一个连接孔21151。连接孔21151可以采用圆形孔。在转盘21122转动的情况下，弧形通孔21123能够与至少一个连接孔21151对齐。棱镜固定座2112通过弧形通孔21123、对齐的连接孔21151以及螺钉与第二连接部2115进行固定。

具体地，弧形通孔21123的尺寸大于连接孔21151的尺寸，这样使得转盘21122总能通过螺钉、弧形通孔21123和连接孔21151与第二连接部2115进行固定连接。

具体地，弧形通孔21123和连接孔21151均设置有多个。转盘21122为与棱镜筒21121一体设置的环形转盘21122，多个弧形通孔21123均匀设置在环形转盘21122的环形面上。第二连接部2115为圆筒体，多个连接孔21151均匀设置在圆筒体朝向棱镜筒21121的圆环端面上。其中，弧形通孔21123的尺寸大于连接孔21151的尺寸。

更具体地，可以在转盘21122上间隔设置4个弧形通孔21123，在第二连接部2115朝向棱镜筒21121的端面上间隔开设12个连接孔21151。当然也可以沿转盘21122的周向，在转盘21122上设置1个弧形通孔21123，该弧形通孔21123可以为环形的弧形通孔21123；在第二连接部2115朝向棱镜筒21121的端面上开设1个连接孔21151，这样不管转盘21122旋转多少度，总能通过螺钉、弧形通孔21123和连接孔21151将转盘21122与第二连接部2115进行固定连接。

实际使用时，将棱镜筒21121的一端伸入第二连接部2115的连接通道中，转动转盘21122调节鲍威尔棱镜215的角度，使其满足调整需求，之后通过螺钉、弧形通孔21123和连接孔21151对棱镜固定座2112与第二连接部2115进行固定。

优选地，棱镜筒21121中与第二连接部2115连接的一端的长度小于或等于第二连接部2115中连接通道的长度，这样不仅能够便于对棱镜固定座2112和第二连接部2115进行紧固，还能够减小激光器21固定装置23的长度，从而减小用于输出线性激光的激光器21的尺寸。当鲍威尔棱镜215的角度调整到预设需求时，转盘21122可以与第二连接部2115朝向棱镜筒21121的端面接触，从而便于对棱镜固定座2112和第二连接部2115进行紧固。

在本实施例中，如图5所示，准直透镜213包括镜片和透镜筒，镜片设置在透镜筒中，透镜筒的外壁上沿其轴向设置有外螺纹。位于壳体2111中，在光源通道2113的周壁上设置有内螺纹。准直透镜213通过外螺纹和内螺纹与壳体2111连接，从而方便调整准直透镜213在光源通道2113中的位置，使得准直透镜213与激光二极管212之间的距离能够满足预设需求。

调整好准直透镜213在光源通道2113中的位置后，可以通过壳体2111上开设的注胶孔21111注胶，具体用于固定透镜筒和壳体2111，从而固定准直透镜213在光源通道2113中的位置。

在本实施例中，如图5所示，透镜筒的端面上设置有卡槽2131，辅助工具通过卡槽2131可以转动准直透镜213，以改变准直透镜213在光源通道2113中的位置，调节准直透镜213与激光二极管212之间的距离。

在本实施例中，如图3和图5所示，电路板214包括电极区域和导线固定区域，电极区域和导线固定区域一体成型或固定连接在一起。电极区域与壳体2111固定连接，导线固定区域伸出至壳体2111的一侧，导线固定区域上开设有穿线孔2141。与激光二极管212的电极2121连接的导线可以从穿线孔2141中穿过，便于对导线进行收纳整理，避免电路板214处的导线过于凌乱。

对上述激光器21进行组装时，其具体的组装过程为：

通过电极2121将激光二极管212与电路板214连接。

将激光二极管212放入激光器21固定装置23的光源通道2113中，将电路板214与激光器21固定装置23中的壳体2111固定连接。

从壳体2111连接电路板214一端的相对端，将准直透镜213旋入激光器21固定装置23的光源通道2113中，调整准直透镜213与激光二极管212之间的距离，调整到满足预设需求后，通过注胶孔21111向壳体2111中注胶，使得准直透镜213与壳体2111进行固定。

将鲍威尔棱镜215安装在棱镜固定座2112中，将棱镜固定座2112插入第二连接部2115的连接通道中。转动棱镜固定座2112，以调整鲍威尔棱镜215的角度。当鲍威尔棱镜215的角度调整至满足预设需求时，通过螺钉、转盘21122上的弧形通孔21123和第二连接部2115上的连接孔21151对棱镜固定座2112与第二连接部2115进行固定，至此得到能够输入线性激光的激光器21。

在一个具体的实施例中，如图9所示，固定装置23包括激光器固定座232和振镜组件固定座233。其中，激光器固定座232用于安装固定激光器21，振镜组件固定座233用于安装固定振镜组件22。沿激光器固定座232上安装的激光器21的激光发射方向，振镜组件固定座233与激光器固定座232的一侧连接，以便于激光器21发射的激光打在振镜组件固定座233上安装的振镜221上。

具体地，保护挡板231设置在振镜组件固定座233与激光器固定座232连接侧的相对侧，且与振镜组件固定座233连接，以便于对振镜221进行保护以及对激光器21射出工作范围之外的激光进行阻挡。

具体地，保护挡板231的高度大于激光器固定座232中安装的激光器21射出的激光束的高度，这样，如果激光器21发射的激光束未打在振镜组件22中的振镜221上，可以打在保护挡板231上，从而避免照射到工作人员对其造成伤害。

在一个具体的实施例中，如图9和图10所示，激光器固定座232包括固定座本体2321，固定座本体2321采用凹字型结构，凹字型结构的凹口底面上开设有放置槽2322，放置槽2322用于放置制冷片23221。激光器21在工作过程中产生热量容易导致其温度升高，激光器21可以设置在制冷片23221上，制冷片23221可以对工作过程中的激光器21进行降温，以降低温度过高对激光器21精度的影响。

在本实施例中，固定座本体2321中与安装的激光器21的光路方向垂直方向的一侧壁上开设有散热槽2323，以减少激光器21与固定座本体2321的接触面积；一方面有利于激光器21进行散热，另一方面，可以避免激光器21的热量过多地传递给固定座本体2321，导致固定座本体2321的温度升高，进而影响激光器21的散热。

可以理解的是，也可以用散热孔代替散热槽2323，散热孔贯穿其所在固定座本体2321的侧壁。

固定座本体2321中与安装的激光器21的光路方向垂直方向的另一侧壁上开设有避让槽2324，即避让槽2324与散热槽2323分别设置在固定座本体2321中相对的两侧壁上。避让槽2324中可以设置温度传感器，温度传感器的检测端可以穿过避让槽2324后对激光器21的温度进行检测。

固定座本体2321的底部还开设有第一螺孔2325，通过螺钉和第一螺孔2325可以对固定座本体2321与3D相机的壳体2111进行固定。

在本实施例中，如图3和图4所示，激光器固定座232还包括设置在固定座本体2321顶部的钣金卡扣2326，钣金卡扣2326用于扣在固定座本体2321上放置的激光器21的上方，以对激光器21进行固定。具体地，钣金卡扣2326采用几字型结构，其底部的两端分别与固定座本体2321连接。

在一个具体的实施例中，如图9所示，沿振镜组件固定座233顶面的垂直方向，在振镜组件固定座233上设置有贯穿振镜组件固定座233的固定孔2331。振镜组件固定座233与激光器固定座232连接一侧的相对侧边缘布设豁口，豁口从固定孔2331始、沿振镜组件固定座233顶面的平行方向贯穿振镜组件固定座233，且豁口还沿振镜组件固定座233顶面的垂直方向贯穿振镜组件固定座233，以使得固定孔2331周壁具有形变能力。豁口的两相对面设有相匹配的第二螺孔2332，第二螺孔2332沿振镜组件固定座233顶面的平行方向贯穿，以配合螺钉实现振镜组件22在固定孔2331内的紧固。

采用振镜组件固定座233对振镜组件22进行固定时，可以先将振镜组件22中的电机放置在固定孔2331中，通过螺钉和第二螺孔2332实现电机在固定孔2331内的紧固。

在一个具体的实施例中，如图9和图10所示，保护挡板231采用转角结构，其包括横板2311和纵板2312，横板2311与纵板2312一体成型或固定连接在一起。其中，横板2311设置在振镜组件固定座233设置有第二螺孔2332一侧的相对侧，纵板2312设置在振镜组件固定座233与激光器固定座232连接一侧的相对侧。

需要说明的是，横板2311的顶面与纵板2312的顶面共面，横板2311的底面与纵板2312的底面共面。

保护挡板231用于包围振镜组件固定座233与激光器固定座232连接一侧的相对侧以及振镜组件固定座233设置有第二螺孔2332一侧的相对侧，以对振镜组件固定座233及其中设置的振镜组件22进行保护。

在一个具体的实施例中，如图9和图10所示，固定装置23还包括照明固定板234，照明固定板234与保护挡板231中的纵板设置在振镜组件固定座233的同一侧。

照明固定板234采用转角结构，其包括横部2341和纵部2342，横部2341与纵部2342一体成型或固定连接在一起。需要说明的是，横部2341的顶面与纵部2342的顶面共面，横部2341的底面与纵部2342的底面共面。

其中，横部2341与保护挡板231中的纵板2312相连。

照明固定板234的横部2341的端面上固定安装有灯板235，灯板235可以提高3D相机拍摄区域的亮度。

照明固定板234的纵部2342的端面上开设有第三螺纹孔2343，通过螺钉和第三螺纹孔2343在照明固定板234的纵部2342的端面上固定连接有遮光板236。遮光板236可以和灯板235配合使用，其用于对灯板235发射的光进行部分遮挡，避免灯板235发射的光照射到地面的范围太大，对临近的其他作业工位产生干扰。具体地，第三螺纹孔2343设置有两个。

位于两个第三螺纹孔2343之间，在照明固定板234的竖部的端面上还设置有限位柱2344，一方面限位柱2344可以用于固定遮光板236，另一方面限位柱2344还可以用于标记遮光板236的安装方向，从而提高安装效率。具体地，限位柱2344设置有两个，两个限位柱2344可以靠近其中一个第三螺纹孔2343设置。

需要说明的是，保护挡板231与照明固定板234可以一体成型，也可以为两个独立的部件。当保护挡板231与照明固定板234为两个独立的部件时，二者可以固定连接在一起，也可以相互分离。

在一个具体的实施例中，如图11所示，遮光板236包括依次设置的第一遮光片2361、匀光片2362和第二遮光片2363，其中，第一遮光片2361和第二遮光片2363均用于对灯板235发射的光进行部分遮挡，避免灯板235发射的光照射到地面的范围太大，对临近的其他作业工位造成干扰。匀光片2362用于对灯板235发射的光进行均匀处理。

具体地，第一遮光片2361上开设至少一个第一透光孔23611，第一透光孔23611的数量与灯板235上LED灯珠的数量相匹配。第二遮光片2363上开设有第二透光孔23631，第二透光孔23631与第一透光孔23611相对应，且第二透光孔23631的面积大于或等于所有第一透光孔23611的面积。

在一个具体的实施例中，如图4和图10所示，固定座本体2321的底面上开设有限位孔23211，有限位孔23211中安装有限位插销23212。限位插销23212用于对振镜组件22中的电机进行限位。振镜组件22中的振镜221安装完成之后，可以通过检测振镜组件22中的电机与限位插销23212之间的距离来确定振镜221的角度是否调整到所需的角度。

在一个具体的实施例中，相机控制器6、处理器7和电源板8均设置在第一承载支架9上。其中，如图12所示，第一承载支架9包括第一承载件91和第二承载件92，第一承载件91的一端与第二承载件92的顶面连接，第一承载件91所在的平面与第二承载件92所在的平面成预设角度。具体地，预设角度可以为90°，第一承载件91和第二承载件92可以构成一L型结构，或者倒T型结构。

第一承载件91采用中空的矩形框架，电源板8设置在矩形框架上，矩形框架的中空设置有利于电源板8散热。第二承载件92上设置有处理器7和相机控制器6。具体地，处理器7平行设置在第二承载件92的顶面上，相机控制器6平行设置在处理器7的上方。

激光投影控制组件3设置在第二承载支架10上。其中，如图1所示，激光投影控制组件3包括激光控制器31和振镜驱动板32。激光控制器31与激光器21连接，其用于控制激光器21工作。振镜驱动板32与振镜组件22中的驱动电机21连接，其用于控制驱动电机转动。

如图13所示，第二承载支架10包括第三承载件101和底座102。第三承载件101的一端与底座102的顶面连接，第三承载件101所在的平面与底座102的顶面之间成预设角度。具体地，该预设角度可以为90°。底座102的两侧还设置有加强板103，两加强板103的相对面分别对应与第三承载件101的两侧连接，以便于使第三承载件101与底座102更稳固地连接。

沿与第三承载件101垂直且与加强板103平行的方向，激光控制器31和振镜驱动板32分别设置在第三承载件101的两侧面上。

具体地，第三承载件101上开设有两行两列共四个散热口1011，以便于激光控制器31和振镜驱动板32散热。

在一个具体的实施例中，如图14所示，底盒11上设置有连接件114。连接件114用于将激光3D相机与机器人进行固定连接。具体地，连接件114可以设置四个，四个连接件114中两两一组，可以分别连接在底盒11的前面板和后面板上，也可以连接在底盒11的底部。

如图15所示，在底盒11的后面板上开设有第一通孔115和第二通孔116，其中，第一通孔115可以用于穿过与电源板8连接的电线，第二通孔116可以用于穿过与电源板8上通信电路连接的网线。位于第一通孔115和第二通孔116之间，在底盒11的后面板上还设置有指示灯窗口117，电源板8上的指示灯可以通过指示灯窗口117展示其工作状态。

基于本申请实施例提供的激光3D相机，本申请还提供了一种机器人，其包括控制器、机械手和上述任一所述的激光3D相机。控制器与机械手和激光3D相机分别连接。该机器人用于在物流运输、码垛等场景中，抓取包裹、零部件等物品。

其中，激光3D相机用于采集包含待抓取对象的设定区域的点云图像，并将点云图像发送至控制器。控制器根据点云图像确定待抓取对象的位置信息，并根据该位置信息控制机械手对待抓取对象进行抓取。需要说明的是，控制器的处理和控制过程可以通过现有方式实现，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (13)

1.一种激光3D相机，其特征在于，包括盒体以及设置在所述盒体中的激光投影模组、激光投影控制组件、至少一个光学相机、相机控制器、处理器和电源板；

所述激光投影模组与所述激光投影控制组件连接，所述激光投影控制组件用于控制所述激光投影模组向被拍摄物体表面发射线性激光条纹；所述光学相机与所述相机控制器连接，所述相机控制器用于控制所述光学相机在线性激光条纹扫描被拍摄物体表面时记录线性激光条纹的图像；所述处理器与相机控制器连接，其用于根据所述光学相机在多个时间点采集的图像生成所述被拍摄物体对应的点云图像；所述电源板用于为所述激光投影驱动组件、相机控制器和处理器供电。

2.根据权利要求1所述的激光3D相机，其特征在于，所述盒体中设置有第一光学相机和第二光学相机；所述盒体包括顶盖和底盒，所述顶盖与底盒顶部的开口匹配设置；

所述底盒的前面板上开设有激光投影窗口、第一采集窗口和第二采集窗口，所述第一采集窗口和第二采集窗口对称设置在所述激光投影窗口的两侧；

所述激光投影模组的出光端对应设置在所述激光投影窗口处，所述第一光学相机的取景窗口对应设置在所述第一采集窗口处，所述第二光学相机的取景窗口对应设置在所述第二采集窗口处。

3.根据权利要求1或2所述的激光3D相机，其特征在于，所述激光器投影模组包括激光器、振镜组件和固定装置；

所述激光器和振镜组件均设置在所述固定装置上，所述激光器用于输出线性激光；所述振镜组件包括振镜和驱动电机，所述振镜和驱动电机连接，所述驱动电机在工作状态下能够驱动所述振镜转动，以使所述激光器输出的线性激光投射在所述振镜上后以不同角度投影至检测区域；

所述固定装置上还设置有保护挡板，所述保护挡板用于对所述振镜进行保护以及对所述激光器射出工作范围之外的激光进行阻挡。

4.根据权利要求3所述的激光3D相机，其特征在于，所述激光器包括固定机构、激光二极管、准直透镜、电路板和鲍威尔棱镜；

所述固定机构包括壳体和棱镜固定座，所述壳体中开设有光源通道，所述激光二极管和准直透镜设置在所述光源通道中；

沿所述光源通道中的光路方向，所述壳体的一端设置有第一连接部，所述第一连接部用于固定与所述激光二极管连接的所述电路板；所述壳体的另一端设置有第二连接部，所述第二连接部中开设有连接通道，所述连接通道与光源通道同轴连通；

所述鲍威尔棱镜设置在所述棱镜固定座中，所述棱镜固定座能够与第二连接部相对转动；所述棱镜固定座转动到所需位置后与所述第二连接部固定。

5.根据权利要求3所述的激光3D相机，其特征在于，所述棱镜固定座包括棱镜筒和转盘，所述鲍威尔棱镜固定设置在所述棱镜筒中，所述转盘沿所述棱镜筒的径向卡设在所述棱镜筒上；所述转盘上开设有至少一个弧形通孔；

所述棱镜筒靠近鲍威尔棱镜的入光面的一端配合连接在所述第二连接部的连接通道中，所述第二连接部在朝向所述棱镜筒的端面上开设有至少一个连接孔；在所述转盘转动的情况下，所述弧形通孔能够与至少一个连接孔对齐。

6.根据权利要求3所述的激光3D相机，其特征在于，所述固定装置包括激光器固定座和振镜组件固定座；

所述激光器固定座用于安装固定所述激光器，所述振镜组件固定座用于安装固定所述振镜组件；沿所述激光器固定座上安装的激光器的激光发射方向，所述振镜组件固定座与激光器固定座的一侧连接，以使所述激光器发射的激光打在所述振镜组件固定座上安装的振镜上。

7.根据权利要求6所述的激光器投影模组，其特征在于，所述激光器固定座包括固定座本体，所述固定座本体采用凹字型结构，所述凹字型结构的凹口底面上开设有放置槽，所述放置槽中放置有制冷片；所述凹字型结构的两侧壁上分别开设有散热槽和避让槽，所述避让槽中设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述激光器的温度。

8.根据权利要求3所述的激光3D相机，其特征在于，所述固定装置还包括照明固定板，所述照明固定板与保护挡板一体成型或固定连接在一起，所述照明固定板上安装有灯板和遮光板，所述遮光板用于对所述灯板发射的光进行部分遮挡。

9.根据权利要求1或2所述的激光3D相机，其特征在于，所述相机控制器、处理器和电源板均设置在第一承载支架上，所述第一承载支架包括第一承载件和第二承载件，所述第一承载件的一端与第二承载件的顶面连接，所述第一承载件所在的平面与第二承载件所在的平面成预设角度。

10.根据权利要求9所述的激光3D相机，其特征在于，所述第一承载件采用中空的矩形框架，所述电源板设置在所述矩形框架上；所述处理器平行设置在所述第二承载件的顶面上，所述相机控制器平行设置在所述处理器的上方。

11.根据权利要求1或2所述的激光3D相机，其特征在于，所述激光投影控制组件设置在第二承载支架上；所述第二承载支架包括第三承载件和底座，所述第三承载件的一端与底座的顶面连接，所述第三承载件所在的平面与底座的顶面之间成预设角度；

所述底座的两侧设置有加强板，两所述加强板的相对面分别对应与所述第三承载件的两侧连接。

12.根据权利要求11所述的激光3D相机，其特征在于，所述激光投影控制组件包括激光控制器和振镜驱动板；沿与所述第三承载件垂直且与所述加强板平行的方向，所述激光控制器和振镜驱动板分别设置在所述第三承载件的两侧面上。

13.一种机器人，其特征在于，包括：控制器、机械手和如权利要求1至12任一所述的激光3D相机；所述控制器分别与所述机械手和所述激光3D相机连接；

所述激光3D相机用于采集包含待抓取对象的设定区域的点云图像，并将所述点云图像发送至所述控制器；

所述控制器用于基于所述点云图像确定所述待抓取对象的位置信息，并基于所述位置信息控制所述机械手对所述待抓取对象进行抓取。

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