CN115002439B - 一种可折叠式的三维信息采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可折叠式的三维信息采集装置，包括置物台，设置在置物台内的伺服电机，设置在置物台上、且由伺服电机驱动旋转的托盘，相对设置在置物台的上部的折叠架顶座，与置物台和折叠架顶座一一对应滑动设置、且展开后包围托盘的折叠蓬，设置在置物台与折叠架顶座之间、且置于展开后的折叠蓬的内部空间的采集器滑动机构，以及设置在采集器滑动机构上、且朝向托盘并进行图像拍摄的采集器；所述托盘上搭载有待拍摄图像的物品；所述采集器滑动机构与伺服电机连接，并驱动采集器沿采集器滑动机构方向滑动，以采集托盘上的物品三维图像。通过上述方案，本发明具有结构简单、收纳可靠、使用便捷等优点。

Description

一种可折叠式的三维信息采集装置
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其是一种可折叠式的三维信息采集装置。
背景技术
本技术的三维信息采集装置主要是用于文物但不限于此的三维外形图像采集。目前，现有技术中的三维图像采集装置结构较为复杂、不便于搬运携带；另外，还有采用手持式的三维扫描，其对操作人员的技能要求很高，且后期图像处理工作量较大。不仅如此，对应文物挖掘来说，出土文物在运输过程中的氧化与碰撞损坏可能会导致文物的原始信息永久丢失。所以需要在文物出土的第一时间对文物进行全方位的图像信息记录；现有的多功能三维采集装置多为大型设备，造价昂贵且难以移动，不能适应复杂多变的野外采集环境；较小型的采集设备则缺乏补光灯或传动装置等，无法快速获取高质量的文物三维信息。
因此，急需要提出一种具有结构简单、便于搬运等优点的可折叠式的三维信息采集装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可折叠式的三维信息采集装置，本发明采用的技术方案如下：
一种可折叠式的三维信息采集装置，其包括置物台，设置在置物台内的伺服电机，设置在置物台上、且由伺服电机驱动旋转的托盘，相对设置在置物台的上部的折叠架顶座，与置物台和折叠架顶座一一对应滑动设置、且展开后包围托盘的折叠蓬，设置在置物台与折叠架顶座之间、且置于展开后的折叠蓬的内部空间的采集器滑动机构，以及设置在采集器滑动机构上、且朝向托盘并进行图像拍摄的采集器；所述托盘上搭载有待拍摄图像的物品；所述采集器滑动机构与伺服电机连接，并驱动采集器沿采集器滑动机构方向滑动，以采集托盘上的物品三维图像。
进一步地，所述折叠蓬包括中间折叠支架和外侧折叠支架，以及设置在中间折叠支架与外侧折叠支架之间的布制外壳；所述中间折叠支架和外侧折叠支架展开后呈半球形状。
更进一步地，所述折叠架顶座的四周边缘设置有一圆形的顶部支架滑动槽；所述顶部支架滑动槽内设置有数个支架顶部滑块；所述置物台的四周边缘设置有一圆形的底部支架滑动槽；所述底部支架滑动槽内设置有数个支架底部滑块；所述折叠蓬的上端与支架顶部滑块连接，且下端与支架底部滑块连接。
更进一步地，所述采集器滑动机构包括一端与置物台连接的中间传动履带保护壳，下部与中间传动履带保护壳的另一端连接、且顶部与折叠架顶座连接、且呈弧形状的采集器滑动支架，设置在伺服电机的顶部、且由伺服电机驱动旋转的螺纹齿轮，与螺纹齿轮啮合连接的螺纹柱，与螺纹柱连接的第一传动轴杆，与第一传动轴杆连接的第一履带齿轮，设置在中间传动履带保护壳内、且与第一履带齿轮传动连接的中间传动履带，布设在采集器滑动支架内、且与中间传动履带传动连接的采集器传动履带；所述采集器传动履带上设置有一采集器固定机构；所述采集器固定在采集器固定机构上；所述采集器滑动支架内设置有数个固定转轴；所述固定转轴托起采集器传动履带。
更进一步地，所述中间传动履带与采集器传动履带之间设置有一第二传动轴杆；所述第二传动轴杆外设置有第三履带齿轮保护壳和第二履带齿轮保护壳；所述采集器传动履带内设置有第二履带齿轮；所述中间传动履带内设置有第三履带齿轮；所述采集器传动履带的顶部设置有一第四履带齿轮。
优选地，所述第二传动轴杆上可拆卸连接有一可拆卸手动转轮；所述可拆卸手动转轮上设置有一转轮把手。
更进一步地，所述折叠架顶座内设置有一支架中轴；所述支架中轴底部设置有一顶部补光灯；所述支架中轴顶部设置有一顶盖。
更进一步地，所述置物台内设置有与伺服电机连接的托盘旋转轴；所述托盘旋转轴与托盘之间设置有一托盘支撑杆。
进一步地，所述置物台包括中空的置物台外壳，盖合在置物台外壳顶部的置物台顶盖。
更进一步地，所述采集器固定机构与采集器传动履带之间设置有两组采集器传动滑块；所述采集器传动滑块与采集器传动履带采用凸齿啮合连接；所述采集器传动滑块上设置有一采集器传动滑块顶盖。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明巧妙地设置了中间折叠支架、外侧折叠支架和布制外壳，并且在顶部和底部均设置了滑块和滑槽(圆形)，以实现折叠蓬的收纳，保证其占地面积小，便于运输；
(2)本发明通过设置伺服电机、托盘、采集器滑动机构，同步驱动采集器和托盘旋转，以实现物品的外形三维图像采集；
(3)本发明在采集器滑动机构上设置可拆卸的可拆卸手动转轮和转轮把手，当使用环境无外部供电时，采用手摇驱动，也能实现物品的旋转驱动和采集器的移动驱动，其使用更便捷；
(4)本发明通过设置补光灯，以保证拍摄图像更可靠；
综上所述，本发明具有结构简单、收纳可靠、使用便捷等优点，在图像采集技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，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相关的附图。
图1为本发明的结构示意图(展开状态)。
图2为图1的A部放大图。
图3为图1的B部放大图。
图4为图1的C部放大图。
图5为本发明的结构示意图(第一收纳状态)。
图6为图5的D部放大图。
图7为图5的E部放大图。
图8为图5的F部放大图。
图9为本发明的结构示意图(第二收纳状态)。
图10为图9的G部放大图。
图11为本发明的置物台内部爆破示意图。
图12为本发明的展开俯视图。
图13为本发明的收纳俯视图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1、中间折叠支架；2、外侧折叠支架；3、顶部补光灯；4、采集器固定机构；5、置物台；6、托盘；7、布制外壳；8、采集器滑动支架；9、采集器传动履带；10、伺服电机；11、螺纹齿轮；12、螺纹柱；13、第一传动轴杆；14、第一履带齿轮；15、托盘旋转轴；16、顶部支架滑动槽；17、支架顶部滑块；18、支架中轴；19、采集器传动滑块；20、顶盖；21、采集器传动滑块顶盖；22、可拆卸手动转轮；23、转轮把手；24、中间传动履带；25、第二履带齿轮；26、第三履带齿轮；27、第二传动轴杆；28、第三履带齿轮保护壳；29、支架底部滑块；30、托盘支撑杆；31、固定转轴；32、中间传动履带保护壳；33、第四履带齿轮；34、第二履带齿轮保护壳；35、置物台顶盖；36、置物台外壳；37、底部支架滑动槽；38、传动轴杆支撑件。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1至图13所示，本实施例提供了一种可折叠式的三维信息采集装置。首先，需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的。
本实施例的可折叠式的三维信息采集装置包括漫反射布制外壳7、五个中间折叠支架、两个外侧折叠支架、置物台5、采集器滑动支架8和顶部补光灯。
其中，旋转置物台内部安置有一个伺服电机10，在使用电力驱动时，由伺服电机10驱使螺纹齿轮11和托盘旋转轴15转动，其中，由托盘旋转轴15驱动透明的托盘6水平转动，以在水平方向上360度旋转文物；由螺纹齿轮11驱使螺纹柱12和第一传动轴杆13沿中轴转动。所述第一传动轴杆13驱使第一履带齿轮14转动。通过中间传动履带24驱动第三履带齿轮26转动并带动第二传动轴杆27沿轴转动。所述第二传动轴杆27沿轴转动，带动第二履带齿轮25转动，并带动采集器传动履带9传动。通过采集器传动履带9传动，最终驱动采集器固定架上的采集器传动滑块19转动，带动采集器固定机构4沿采集器滑动支架8滑动，实现了采集器的角度变换，且镜头始终朝向透明的托盘6上放置的文物。
更进一步的方案中，如果应用场景中无法为伺服电机10提供充足的电能，可以通过手动转动可拆卸手动转轮22来同时驱动采集器的上下滑动和文物的360度水平转动。可拆卸手动转轮22由插槽与第二传动轴杆27连接，并可以向外侧滑动以完成拆卸。使用人力驱动的具体传动过程为：手握转轮把手23并向逆时针方向转动，可以通过第二传动轴杆27同时带动同轴的第二履带齿轮25和第三履带齿轮26转动。其中第二履带齿轮25通过采集器传动履带9驱动采集器固定机构4沿采集器滑动支架8滑动，实现了采集器在垂直方向上的角度变换；同时，第三履带齿轮26通过中间传动履带24驱动第一履带齿轮14和第一传动轴杆13沿轴转动，并通过第一传动轴杆13上的螺纹柱12驱动螺纹齿轮11水平转动，最终通过托盘旋转轴15驱动透明的托盘6水平转动，实现了文物在水平方向上的360度旋转展示。通过此种方式，即使现场没有大功率供电设备，也能通过本技术从容地进行文物采集工作。
在本实施例中，五个中间折叠支架1、两个外侧折叠支架2沿支架中轴18滑动可以将布制外壳7折叠并与采集器滑动支架8在角度上重叠，采集装置的整体体积大幅缩小，可以方便携带或收纳。
在本实施例中，伺服电机10同时带动螺纹齿轮11和托盘旋转轴15转动，托盘旋转轴15带动托盘6及托盘6上的文物在水平方向上360°转动，螺纹齿轮11经过上述的螺纹柱12、第一传动轴杆13、第一履带齿轮14、采集器传动履带9、采集器传动滑块19依次传动，最终带动采集器固定机构4和采集器在垂直方向上沿文物为圆心转动，此水平和垂直两个方向的转动均为自动完成，可以采集目标文物全方位的信息。
在本实施例中，透明的托盘6为高透明度的树脂材质，当采集器固定机构4沿采集器滑动支架8转动到最低的角度时，文物底部的信息也可以采集到。透明的托盘6采用小角度内凹的非纯平设计，防止文物从托盘上滑落损坏。托盘还可从托盘旋转轴15上进行拆卸，兼顾了装置整体的便携和牢固。
在本实施例中，顶部补光灯3在多个方向上布置有灯珠，灯光经漫反射布制外壳7反射后形成无影的照明效果，避免文物表面的阴影影响采集效果。该补光灯可以由小功率移动电源单独供电。
下面简要说明本技术的使用过程：
步骤1：滑动中间折叠支架1和外侧折叠支架2，将外壳270°完全展开；
步骤2：将透明的托盘6固定到托盘旋转轴15的顶端；
步骤3：将文物放置在透明的托盘6的内凹底部；
步骤4：将相机、手机或结构光相机固定在采集器固定机构4上，并将其沿采集器滑动支架8滑动到顶端；
步骤5：调节相机拍照参数、设定好连拍间隔；
步骤6：连接伺服电机10的电源或手动转动可拆卸手动转轮22，打开独立小功率供电的顶部补光灯3
步骤7：等待采集器滑动支架8自动或手动滑动到最低的位置，完成拍摄
步骤8：取下透明的托盘6，将中间折叠支架1和外侧折叠支架2完全折叠，完成设备的便携收纳。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，包括置物台(5)，设置在置物台(5)内的伺服电机(10)，设置在置物台(5)上、且由伺服电机(10)驱动旋转的托盘(6)，相对设置在置物台(5)的上部的折叠架顶座，与置物台(5)和折叠架顶座一一对应滑动设置、且展开后包围托盘(6)的折叠蓬，设置在置物台(5)与折叠架顶座之间、且置于展开后的折叠蓬的内部空间的采集器滑动机构，以及设置在采集器滑动机构上、且朝向托盘(6)并进行图像拍摄的采集器；所述托盘(6)上搭载有待拍摄图像的物品；所述采集器滑动机构与伺服电机(10)连接，并驱动采集器沿采集器滑动机构方向滑动，以采集托盘(6)上的物品三维图像；
所述折叠蓬包括中间折叠支架(1)和外侧折叠支架(2)，以及设置在中间折叠支架(1)与外侧折叠支架(2)之间的布制外壳(7)；所述中间折叠支架(1)和外侧折叠支架(2)展开后呈半球形状；
所述采集器滑动机构包括一端与置物台(5)连接的中间传动履带保护壳(32)，下部与中间传动履带保护壳(32)的另一端连接、且顶部与折叠架顶座连接、且呈弧形状的采集器滑动支架(8)，设置在伺服电机(10)的顶部、且由伺服电机(10)驱动旋转的螺纹齿轮(11)，与螺纹齿轮(11)啮合连接的螺纹柱(12)，与螺纹柱(12)连接的第一传动轴杆(13)，与第一传动轴杆(13)连接的第一履带齿轮(14)，设置在中间传动履带保护壳(32)内、且与第一履带齿轮(14)传动连接的中间传动履带(24)，布设在采集器滑动支架(8)内、且与中间传动履带(24)传动连接的采集器传动履带(9)；所述采集器传动履带(9)上设置有一采集器固定机构(4)；所述采集器固定在采集器固定机构(4)上；所述采集器滑动支架(8)内设置有数个固定转轴(31)；所述固定转轴(31)托起采集器传动履带(9)；
所述中间传动履带(24)与采集器传动履带(9)之间设置有一第二传动轴杆(27)；所述第二传动轴杆(27)外设置有第三履带齿轮保护壳(28)和第二履带齿轮保护壳(34)；所述采集器传动履带(9)内设置有第二履带齿轮(25)；所述中间传动履带(24)内设置有第三履带齿轮(26)；所述采集器传动履带(9)的顶部设置有一第四履带齿轮(33)。
2.根据权利要求1所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述折叠架顶座的四周边缘设置有一圆形的顶部支架滑动槽(16)；所述顶部支架滑动槽(16)内设置有数个支架顶部滑块(17)；所述置物台(5)的四周边缘设置有一圆形的底部支架滑动槽(37)；所述底部支架滑动槽(37)内设置有数个支架底部滑块(29)；所述折叠蓬的上端与支架顶部滑块(17)连接，且下端与支架底部滑块(29)连接。
3.根据权利要求1所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述第二传动轴杆(27)上可拆卸连接有一可拆卸手动转轮(22)；所述可拆卸手动转轮(22)上设置有一转轮把手(23)。
4.根据权利要求1所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述折叠架顶座内设置有一支架中轴(18)；所述支架中轴(18)底部设置有一顶部补光灯(3)；所述支架中轴(18)顶部设置有一顶盖(20)。
5.根据权利要求1所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述置物台(5)内设置有与伺服电机(10)连接的托盘旋转轴(15)；所述托盘旋转轴(15)与托盘(6)之间设置有一托盘支撑杆(30)。
6.根据权利要求5所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述置物台(5)包括中空的置物台外壳(36)，盖合在置物台外壳(36)顶部的置物台顶盖(35)。
7.根据权利要求1或3所述的一种可折叠式的三维信息采集装置，其特征在于，所述采集器固定机构(4)与采集器传动履带(9)之间设置有两组采集器传动滑块(19)；所述采集器传动滑块(19)与采集器传动履带(9)采用凸齿啮合连接；所述采集器传动滑块(19)上设置有一采集器传动滑块顶盖(21)。
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