CN114383534A - 一种用于3d数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其包括：固定基座；外机壳，同轴固定在所述固定基座的上端面；承接装置，可相对转动的同轴设置在所述外机壳的内部下侧，所述承接装置用于对数字史馆展览模型进行定位载放；三维激光扫描组件，设置在所述外机壳内；以及调径变轨组件，可相对竖向滑动的设置在所述外机壳内，所述三维激光扫描组件可相对限位滑动的设置在所述调径变轨组件上，并沿着调径变轨组件的轨迹线进行对应扫描工作，所述调径变轨组件能够基于数字史馆展览模型进行径向调整，使得三维激光扫描组件能始终保持与数字史馆展览模型呈等距扫描工作。

Description

一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪
技术领域
本发明属于数字史馆扫描建设技术领域，具体是一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪。
背景技术
以往的三维史馆制作采用现场尺寸测量，并通过3Dmax还原，只是单纯的建模并浏览，存在展览模型精度不高、浏览体验不好，模型真实度、复现程度不高等弊端；目前，中多采用三维激光扫描仪进行扫描，但现有三维扫描设备在扫描物体时不能较好的保证设备在位移中与物体之间的间距恒定，使得激光测距中得出的误差相对较大，导致模型数据失真，还原度相对较低；且在扫描中，三维激光扫描仪的扫描角度不可根据使用需要电控调节，扫描精度和广度不佳，直接影响扫描的精确性；尤其在移动扫描时，其扫描镜头易出现晃动现象，进一步影响建模的效果。因此，本领域技术人员提供了一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其包括：
固定基座；
外机壳，同轴固定在所述固定基座的上端面；
承接装置，可相对转动的同轴设置在所述外机壳的内部下侧，所述承接装置用于对数字史馆展览模型进行定位载放；
三维激光扫描组件，设置在所述外机壳内，所述三维激光扫描组件用于对数字史馆展览模型进行圆周扫描，并将扫描数据传输至外设计算机主体；以及
调径变轨组件，可相对竖向滑动的设置在所述外机壳内，所述三维激光扫描组件可相对限位滑动的设置在所述调径变轨组件上，并沿着调径变轨组件的轨迹线进行对应扫描工作，所述调径变轨组件能够基于数字史馆展览模型进行径向调整，使得三维激光扫描组件能始终保持与数字史馆展览模型呈等距扫描工作。
进一步，作为优选，所述承接装置包括：
内环座，同轴嵌入固定在所述外机壳内，所述内环座中可相对转动的设置有转动盘；
中心轴，竖直贯穿固定在所述转动盘上；
驱动电机，设置在所述外机壳内，所述驱动电机的输出端通过齿轮啮合作用与所述中心轴连接传动；以及
承载件，同轴固定在所述中心轴的上端。
进一步，作为优选，所述调径变轨组件包括：
螺纹传杆，竖直可相对转动的设置在所述外机壳的一侧；
轴接套，通过螺纹啮合传动作用滑动套接在所述螺纹传杆上；
外圈环体，同轴可相对竖直滑动的设置在所述外机壳内，所述轴接套的一端与所述外圈环体相连接固定；
内联环，同轴设置在所述外圈环之间；以及
调径件，为圆周阵列设置的多个，各所述调径件均横向连接在所述外圈环体与内联环之间。
进一步，作为优选，所述内联环采用高弹性纤维材质。
进一步，作为优选，所述调径件包括：
导杆，为上下对称排列设置的两组，各所述导杆均竖直固定在所述外圈环体与内联环上；
外轴座，可相对滑动的套接在所述导杆上；
支撑架杆，被构造成可折叠式X字形结构，所述支撑架杆的四个端点均铰接在所述外轴座上；以及
微调伸缩杆，与各所述支撑架杆一一对应设置，所述微调伸缩杆的两段分别连接在所述外圈环体与内联环上。
进一步，作为优选，所述三维激光扫描组件包括：
安装机架；
驱动轮，可相对转动的设置在所述安装机架内，所述外圈环体上设有滑动轨槽，所述驱动轮沿所述滑动轨槽进行驱动；
固定导架，可相对横向滑动的设置在所述安装机体上，所述固定导架的一侧通过燕尾榫条结构限位滑动设置在所述内联环上；
内弹簧，为均匀设置的多个，各所述内弹簧分别连接在所述固定导架与安装机架之间；
扫描装置，转动连接在外支件上，所述外支件与固定导架相转动连接，所述固定导架上上下对称倾斜铰接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的一端连接在外支件上；以及
紧缩防晃组件，设置在所述外支件上，所述紧缩防晃组件上下对称设置在所述扫描装置上。
进一步，作为优选，所述紧缩防晃组件包括：
密封气管，上下对称固定在所述外支件上，所述密封气管被构造成U字形结构；
气流管，密封连通在所述密封气管上，所述气流管的另一端与外设气泵相连通；
轴塞件，可相对滑动的设置在所述密封气管内远离所述气流管的一端，所述轴塞件的另一端铰接在所述扫描装置上；以及
内活塞，滑动设置在所述密封气管中，所述内活塞与轴塞件之间连设有限位弹簧。
进一步，作为优选，所述扫描装置包括：
外躯件；
激光扫描头，为左右对称设置的多个，所述激光扫描头上均设有传动齿件，位于一侧的相邻所述激光扫描头通过外齿轮与传动齿件啮合作用相连接传动；
驱动齿件，为相互啮合设置的两个，所述驱动齿件通过传接带与所述外齿轮相连接；
外导架，固定在所述外躯件的一侧；以及
高清摄像头，铰接在所述外导架上，用于对数字史馆展览模型进行初步模型扫描。
进一步，作为优选，位于外侧的所述激光扫描头的一端相对突出设置在外躯件外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，在外机壳内转动设置有承接装置，承接装置能够对数字史馆展览模型进行定位载放，通过三维激光扫描组件的定位扫描或位移扫描工作，以实现数字史馆展览模型的多方式扫描建模；而在外机壳内还设置有调径变轨组件，调径变轨组件能够基于三维激光扫描组件的初步扫描工作后优先调整移动轨迹路线，使得三维激光扫描组件在位移中始终保持与数字史馆展览模距离恒定，从而提高扫描精度；其中，在扫描装置的一侧通过外导架安装有高清摄像头，用于对数字史馆展览模型初步识别测距，由调径变轨组件在竖向位移中将外机壳内上下划分为多个工作区间，以便三维激光扫描组件能够在各工作区间内进行对应调整扫描；尤其还设置有紧缩防晃组件，用于保证扫描装置在位移中处于稳定状态，降低扫描镜头晃动几率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中承接装置的结构示意图；
图3为本发明中调径变轨组件的结构示意图；
图4为本发明中调径件的结构示意图
图5为本发明中三维激光扫描组件结构示意图；
图6为本发明中紧缩防晃组件的结构示意图；
图7为本发明中扫描装置的结构示意图；
图8为本发明中外圈环体的结构示意图；
图中：1外机壳、2固定基座、3承接装置、31内环座、32中心轴、33驱动电机、34承载件、4三维激光扫描组件、41安装机架、42驱动轮、43固定导架、44内弹簧、5调径变轨组件、51螺纹传杆、52轴接套、53外圈环体、54内联环、6调径件、61导杆、62外轴座、63支撑架杆、64微调伸缩杆、7扫描装置、71外躯件、72激光扫描头、73外齿轮、74驱动齿件、75外导架、76高清摄像头、8紧缩防晃组件、81密封气管、82气流管、83轴塞件、84限位弹簧。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例中，一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其包括：
固定基座2；
外机壳1，同轴固定在所述固定基座2的上端面；
承接装置3，可相对转动的同轴设置在所述外机壳1的内部下侧，所述承接装置3用于对数字史馆展览模型进行定位载放；
三维激光扫描组件4，设置在所述外机壳1内，所述三维激光扫描组件4用于对数字史馆展览模型进行圆周扫描，并将扫描数据传输至外设计算机主体(图中未示出)；以及
调径变轨组件5，可相对竖向滑动的设置在所述外机壳1内，所述三维激光扫描组件4可相对限位滑动的设置在所述调径变轨组件5上，并沿着调径变轨组件5的轨迹线进行对应扫描工作，所述调径变轨组件5能够基于数字史馆展览模型进行径向调整，使得三维激光扫描组件4能始终保持与数字史馆展览模型呈等距扫描工作，其中调径变轨组件能够在竖向位移中将外机壳内上下分为多个工作区间，此时三维激光扫描组件能够在工作区间中进行定向或位移扫描工作，从而提高扫描精度；其中，可说明的是，当数字史馆展览模型局部形状轮廓简单，而表面纹体复杂时，此时，三维激光扫描组件可采用定点扫描工作，而承接装置能够在旋转作用下将数字史馆展览模型各方位表面转向至三维激光扫描组件处，从而在三维激光扫描组件能保持镜头完全稳定，提高对数字史馆展览模型表面复杂纹体的扫描精度；而当数字史馆展览模型局部形状轮廓复杂，而表面纹体简单时，三维激光扫描组件可采用位移扫描工作，并由调径变轨组件进行对应轨迹调整，以保持三维激光扫描组件与数字史馆展览模型之间距离恒定，从而提高扫描精度。
本实施例中，所述承接装置3包括：
内环座31，同轴嵌入固定在所述外机壳1内，所述内环座31中可相对转动的设置有转动盘；
中心轴32，竖直贯穿固定在所述转动盘上；
驱动电机33，设置在所述外机壳1内，所述驱动电机33的输出端通过齿轮啮合作用与所述中心轴32连接传动；以及
承载件34，同轴固定在所述中心轴32的上端，使得承载件能够在单向圆周旋转中将数字史馆展览模型各方位表面转向至三维激光扫描组件处。
作为较佳的实施例，所述调径变轨组件5包括：
螺纹传杆51，竖直可相对转动的设置在所述外机壳1的一侧；
轴接套52，通过螺纹啮合传动作用滑动套接在所述螺纹传杆51上；
外圈环体53，同轴可相对竖直滑动的设置在所述外机壳1内，所述轴接套52的一端与所述外圈环体53相连接固定；
内联环54，同轴设置在所述外圈环53之间；以及
调径件6，为圆周阵列设置的多个，各所述调径件6均横向连接在所述外圈环体53与内联环54之间，也就是说，通过各调径件的横向伸缩调整，使得内联环能够呈不同形状调整，并保持与数字史馆展览模型距离恒定，其中，在三维激光扫描组件定点扫描工作时，还可有效调整三维激光扫描组件与数字史馆展览模型之间的扫描间距。
本实施例中，所述内联环54采用高弹性纤维材质，具有较高的弹性形变能力以及抗弯拉伸能力。
本实施例中，所述调径件6包括：
导杆61，为上下对称排列设置的两组，各所述导杆61均竖直固定在所述外圈环体53与内联环54上；
外轴座62，可相对滑动的套接在所述导杆61上；
支撑架杆63，被构造成可折叠式X字形结构，所述支撑架杆63的四个端点均铰接在所述外轴座62上；以及
微调伸缩杆64，与各所述支撑架杆63一一对应设置，所述微调伸缩杆64的两段分别连接在所述外圈环体53与内联环54上，其中由微调伸缩杆的横向伸缩作用使得内联环能够相对外圈环体进行横向调整，从而改变内联环形状，而支撑架杆能够用于提供高强度支撑作用。
本实施例中，所述三维激光扫描组件4包括：
安装机架41；
驱动轮42，可相对转动的设置在所述安装机架41内，所述外圈环体53上设有滑动轨槽，所述驱动轮42沿所述滑动轨槽进行驱动；
固定导架43，可相对横向滑动的设置在所述安装机体41上，所述固定导架43的一侧通过燕尾榫条结构限位滑动设置在所述内联环54上；
内弹簧44，为均匀设置的多个，各所述内弹簧44分别连接在所述固定导架43与安装机架41之间；
扫描装置7，转动连接在外支件上，所述外支件与固定导架43相转动连接，所述固定导架43上上下对称倾斜铰接有电动伸缩杆45，所述电动伸缩杆45的一端连接在外支件上；以及
紧缩防晃组件8，设置在所述外支件上，所述紧缩防晃组件8上下对称设置在所述扫描装置7上。
作为较佳的实施例，所述紧缩防晃组件8包括：
密封气管81，上下对称固定在所述外支件上，所述密封气管81被构造成U字形结构；
气流管82，密封连通在所述密封气管81上，所述气流管82的另一端与外设气泵(图中未示出)相连通；
轴塞件83，可相对滑动的设置在所述密封气管81内远离所述气流管82的一端，所述轴塞件83的另一端铰接在所述扫描装置7上；以及
内活塞，滑动设置在所述密封气管81中，所述内活塞与轴塞件83之间连设有限位弹簧84，其中优先通过气流管对密封气管输送增压气体，此时内活塞能在位移中将限位弹簧进行对应压缩，以便扫描装置能够由轴塞件通过不同压缩程度下的限位弹簧弹力作用进行减震防晃。
本实施例中，所述扫描装置7包括：
外躯件71；
激光扫描头72，为左右对称设置的多个，所述激光扫描头72上均设有传动齿件，位于一侧的相邻所述激光扫描头72通过外齿轮73与传动齿件啮合作用相连接传动；
驱动齿件74，为相互啮合设置的两个，所述驱动齿件74通过传接带与所述外齿轮73相连接；
外导架75，固定在所述外躯件71的一侧；以及
高清摄像头76，铰接在所述外导架75上，用于对数字史馆展览模型进行初步模型扫描。
本实施例中，位于外侧的所述激光扫描头72的一端相对突出设置在外躯件71外部，尤其在激光扫描头扫描广度调整时，通过驱动齿件的旋转作用使得位于两侧的在激光扫描头能够同步进行偏转，以实现扫描广度汇聚或外扩，从而根据实际扫描复杂度进行扫描广度对应调整。
具体地，在3D数字史馆三维激光扫描中，数字史馆展览模型能够由承接装置进行定位载放，此时三维激光扫描组件能够优先沿着调径变轨组件进行圆周位移，并通过螺纹传杆的旋转作用驱动外圈环体进行竖向滑动，以便高清摄像头对数字史馆展览模型进行初步模型扫描，根据扫描结果将外机壳内上下划分为多个工作区间，此时，三维激光扫描组件能够在各工作区间中进行对应调整扫描，以便对不同复杂程度的轮廓形体或表面纹体进行多方式扫描工作，从而提高扫描精度，尤其调径变轨组件能够呈不同形状调整，以保持三维激光扫描组件与数字史馆展览模型距离恒定。
上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：其包括：
固定基座(2)；
外机壳(1)，同轴固定在所述固定基座(2)的上端面；
承接装置(3)，可相对转动的同轴设置在所述外机壳(1)的内部下侧，所述承接装置(3)用于对数字史馆展览模型进行定位载放；
三维激光扫描组件(4)，设置在所述外机壳(1)内，所述三维激光扫描组件(4)用于对数字史馆展览模型进行圆周扫描，并将扫描数据传输至外设计算机主体；以及
调径变轨组件(5)，可相对竖向滑动的设置在所述外机壳(1)内，所述三维激光扫描组件(4)可相对限位滑动的设置在所述调径变轨组件(5)上，并沿着调径变轨组件(5)的轨迹线进行对应扫描工作，所述调径变轨组件(5)能够基于数字史馆展览模型进行径向调整，使得三维激光扫描组件(4)能始终保持与数字史馆展览模型呈等距扫描工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述承接装置(3)包括：
内环座(31)，同轴嵌入固定在所述外机壳(1)内，所述内环座(31)中可相对转动的设置有转动盘；
中心轴(32)，竖直贯穿固定在所述转动盘上；
驱动电机(33)，设置在所述外机壳(1)内，所述驱动电机(33)的输出端通过齿轮啮合作用与所述中心轴(32)连接传动；以及
承载件(34)，同轴固定在所述中心轴(32)的上端。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述调径变轨组件(5)包括：
螺纹传杆(51)，竖直可相对转动的设置在所述外机壳(1)的一侧；
轴接套(52)，通过螺纹啮合传动作用滑动套接在所述螺纹传杆(51)上；
外圈环体(53)，同轴可相对竖直滑动的设置在所述外机壳(1)内，所述轴接套(52)的一端与所述外圈环体(53)相连接固定；
内联环(54)，同轴设置在所述外圈环(53)之间；以及
调径件(6)，为圆周阵列设置的多个，各所述调径件(6)均横向连接在所述外圈环体(53)与内联环(54)之间。
4.根据权利要求3所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述内联环(54)采用高弹性纤维材质。
5.根据权利要求3所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述调径件(6)包括：
导杆(61)，为上下对称排列设置的两组，各所述导杆(61)均竖直固定在所述外圈环体(53)与内联环(54)上；
外轴座(62)，可相对滑动的套接在所述导杆(61)上；
支撑架杆(63)，被构造成可折叠式X字形结构，所述支撑架杆(63)的四个端点均铰接在所述外轴座(62)上；以及
微调伸缩杆(64)，与各所述支撑架杆(63)一一对应设置，所述微调伸缩杆(64)的两段分别连接在所述外圈环体(53)与内联环(54)上。
6.根据权利要求3所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述三维激光扫描组件(4)包括：
安装机架(41)；
驱动轮(42)，可相对转动的设置在所述安装机架(41)内，所述外圈环体(53)上设有滑动轨槽，所述驱动轮(42)沿所述滑动轨槽进行驱动；
固定导架(43)，可相对横向滑动的设置在所述安装机体(41)上，所述固定导架(43)的一侧通过燕尾榫条结构限位滑动设置在所述内联环(54)上；
内弹簧(44)，为均匀设置的多个，各所述内弹簧(44)分别连接在所述固定导架(43)与安装机架(41)之间；
扫描装置(7)，转动连接在外支件上，所述外支件与固定导架(43)相转动连接，所述固定导架(43)上上下对称倾斜铰接有电动伸缩杆(45)，所述电动伸缩杆(45)的一端连接在外支件上；以及
紧缩防晃组件(8)，设置在所述外支件上，所述紧缩防晃组件(8)上下对称设置在所述扫描装置(7)上。
7.根据权利要求6所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述紧缩防晃组件(8)包括：
密封气管(81)，上下对称固定在所述外支件上，所述密封气管(81)被构造成U字形结构；
气流管(82)，密封连通在所述密封气管(81)上，所述气流管(82)的另一端与外设气泵相连通；
轴塞件(83)，可相对滑动的设置在所述密封气管(81)内远离所述气流管(82)的一端，所述轴塞件(83)的另一端铰接在所述扫描装置(7)上；以及
内活塞，滑动设置在所述密封气管(81)中，所述内活塞与轴塞件(83)之间连设有限位弹簧(84)。
8.根据权利要求7所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：所述扫描装置(7)包括：
外躯件(71)；
激光扫描头(72)，为左右对称设置的多个，所述激光扫描头(72)上均设有传动齿件，位于一侧的相邻所述激光扫描头(72)通过外齿轮(73)与传动齿件啮合作用相连接传动；
驱动齿件(74)，为相互啮合设置的两个，所述驱动齿件(74)通过传接带与所述外齿轮(73)相连接；
外导架(75)，固定在所述外躯件(71)的一侧；以及
高清摄像头76，铰接在所述外导架(75)上，用于对数字史馆展览模型进行初步模型扫描。
9.根据权利要求8所述的一种用于3D数字史馆服务平台建设的三维激光扫描仪，其特征在于：位于外侧的所述激光扫描头(72)的一端相对突出设置在外躯件(71)外部。
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