CN116887743A - 用于三维扫描仪的校准支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于三维扫描仪的校准支架。具体地，校准支架包括：固定壳体，其具有形成于其中的内部空间；图案板，其设置在固定壳体内部并且设置为校准包括相机的三维扫描仪；移动壳体，三维扫描仪至少部分地插入可移动壳体中使得相机面向图案板，移动壳体移动使得三维扫描仪能够执行旋转移动和垂直移动中的至少一种；以及移动驱动器，其提供驱动力以使移动壳体和图案板中的至少一个移动。因此，提供了提高校准可靠性和用户便利性的优点。

Description

用于三维扫描仪的校准支架

技术领域

本公开涉及一种用于三维扫描仪的校准支架，并且更具体地，涉及一种能够提高三维扫描仪的校准精度并且在校准期间提高用户便利性的用于三维扫描仪的校准支架。

背景技术

口内扫描仪(intraoral scanner)是被配置为通过一系列扫描序列获取目标对象的多个光学图像并且使用光学图像来生成目标对象的三维模型数据的三维扫描仪。口内扫描仪是指这样的三维扫描仪之中被配置为适于采集身体部位(具体地，口腔内的结构，诸如牙齿和牙龈)的一系列光学图像的设备。

这里，出于卫生目的，口内扫描仪可以被配置为使得口内扫描仪的一部分(例如，设置有反射构件的探针尖端或尖端壳体)是可更换的。

为了获取准确的三维模型数据，通常需要对口内扫描仪进行误差校正工作(即校准)。因此，通常将校准工具作为单独的附件提供给口内扫描仪。

然而，在传统的口内扫描仪的情况下，通过允许包括如上所描述的可更换的探针尖端(或尖端壳体)的扫描仪的所有光路容纳在设置于校准工具中的容纳部分内部来进行校准。结果，由于通过设置在探头尖端(或尖端壳体)内部的光学构件发生反转现象，因此存在校准精度降低的问题。此外，当在探针尖端(或尖端壳体)的光学构件上生成诸如雾或水垢之类的异物时，存在校准精度也降低的问题。

此外，当用户进行校准时，需要以各种距离和角度手动操纵所设置的图案板，因此难以确保校准精度。

发明内容

本公开旨在解决上述技术问题，并且本公开提供了一种用于三维扫描仪的校准支架，其中，在包括光学构件的尖端壳体被移除的状态下，三维扫描仪可以插入并安置在校准支架中以便对三维扫描仪进行更精确的校准。

此外，本公开提供了一种用于三维扫描仪的校准支架，其中，图案板被配置为在插入并安置三维扫描仪时自动地移动，以便对三维扫描仪进行更精确的校准并且提高用户便利性。

本公开的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域普通技术人员将从下面的描述中清楚地理解上面未提及的其他技术问题。

根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架包括：固定壳体，其具有形成于其中的内部空间；图案板，其设置在固定壳体内部并且设置为校准包括相机的三维扫描仪；可移动壳体，三维扫描仪的至少一部分插入可移动壳体中使得相机面向图案板，可移动壳体被配置为移动以允许三维扫描仪通过旋转移动和垂直移动中的至少一种而移动；以及移动驱动器，其被配置为提供驱动力以移动可移动壳体和图案板中的至少一个。

这里，可移动壳体可以由移动驱动器垂直地移动，图案板可以布置在固定壳体内部以向一侧倾斜并且可以通过由移动驱动器旋转，并且在可移动壳体或图案板移动的同时，可以保持从三维扫描仪发射到图案板的光的光轴与图案板的旋转轴之间的角度。

此外，移动驱动器可以包括被配置为垂直地移动可移动壳体的壳体移动件和被配置为旋转地移动图案板的图案移动件，其中，当壳体移动件和图案移动件停止时，相机可以进行操作以进行校准，并且壳体移动件和图案移动件中的至少一个可以移动。

此外，壳体移动件可以包括：壳体驱动马达，其穿透在水平方向上设置的可移动面板以在可移动壳体内部连接至可移动壳体；以及至少一个面板引导件，其被配置为引导可移动面板的垂直移动。

此外，被配置为检测可移动壳体的垂直移动的垂直移动检测器和被配置为检测图案板的旋转的图案旋转检测器中的至少一个可以设置在固定壳体内部。

此外，三维扫描仪的至少一部分安置于其中的底座可以设置在可移动壳体的顶表面上，并且被配置为检测三维扫描仪的安置的安装传感器可以设置在邻近于底座的可移动壳体中。

此外，安装传感器可以以触动开关的形式设置，该触动开关与通过底座插入的三维扫描仪接触。

此外，可移动壳体可以通过移动驱动器旋转地移动和垂直地移动，并且图案板可以固定在固定壳体内部以向一侧倾斜。

此外，在可移动壳体旋转地移动和垂直地移动时，保持从三维扫描仪发射至图案板的光的光轴与图案板之间的角度。

此外，可移动壳体可以设置在固定壳体内部以与固定壳体的内周表面接触。移动驱动器可以包括：壳体驱动马达，其具有朝向可移动壳体垂直地延伸的旋转轴；以及引导构件，其延伸穿过固定壳体使得尖端插入到形成在可移动壳体的外周表面上的螺旋槽中，并且螺旋槽可以设置为沿可移动壳体的外周表面以螺旋形式围绕可移动壳体，使得可移动壳体可以同时进行旋转移动和垂直移动。

此外，移动驱动器可以包括：正齿轮，其连接至壳体驱动马达的旋转轴并且与壳体驱动马达的旋转轴一起旋转；以及正内齿轮(spur internal gear)，其形成在可移动壳体的内周表面上并且与正齿轮啮合。

此外，正内齿轮可以形成在可移动壳体的内周表面上，并且可以具有与螺旋槽的垂直高度相对应的垂直高度。

此外，移动驱动器可以包括：主动带轮，其设置在壳体驱动马达的旋转轴的尖端处；正齿轮，其与壳体驱动马达的旋转轴平行布置；从动带轮，其同轴地连接至正齿轮的旋转轴；以及连接带，其被配置为通过缠绕在主动带轮和从动带轮周围并且与主动带轮和从动带轮啮合而旋转，其中，主动带轮、从动带轮和连接带可以以彼此齿轮啮合的形式设置。

移动驱动器可以通过接收来自设置在固定壳体中的可充电电池的电力来操作，并且可再充电电池可以被配置为以无线或有线方式充电。

此外，三维扫描仪可以包括被配置为发光的光投影仪，并且从光投影仪发射的光可以在不折射的情况下被直接发射至图案板上。

此外，当在包括被配置为折射光的光学构件的尖端壳体被移除的状态下三维扫描仪插入到可移动壳体中时，三维扫描仪进行校准的初始位置可被设置为根据相机与所移除的尖端壳体的光学构件之间的距离而改变。

根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式，可以实现以下各种效果。

首先，通过从三维扫描仪中移除待引入到患者的口腔中的尖端壳体部分并且通过校准支架进行校准，可以防止校准的精度由于异物和光学构件而下降。

其次，通过考虑待测对象与为了校准而移除的三维扫描仪的光学构件之间的间隔距离来设置图案板的线性往复距离，可以提高校准可靠性。

第三，由于当三维扫描仪插入并安置在支架主体中时，图案板相对线性地往复和/或旋转，因此可以提高用户便利性。

附图说明

图1是示出应用于根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的三维扫描仪的实例的透视图。

图2是图1的分解透视图。

图3是示出根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的使用状态的视图。

图4是示出图3的三维扫描仪被分离的状态的分解透视图。

图5是示出根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的动作和效果的截面图。

图6是图3的剖面透视图。

图7是示出根据本公开的另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的使用状态的视图。

图8是示出图7的三维扫描仪被分离的状态的分解透视图。

图9示出其中应用了图7的部件之中的移动驱动器的实例的剖面透视图和截面图。

图10示出其中应用了图7的部件之中的移动驱动器的另一实例的剖面透视图和截面图。

图11示出显示根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的线性往复移动设计的实例的透视图和截面图。

<附图标记说明>

1：三维扫描仪，18：连接块

100A、100B：校准支架，110：固定壳体

120：可移动壳体，130：底座

140：安装传感器，150：可移动面板

160：壳体驱动马达，170：面板引导件

180：止动螺母，190：引导衬套

200：垂直移动检测器，205：移动驱动器

205A：壳体移动件，205B：图案移动件

210：图案旋转检测器，240：安装块

250：图案板

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式。

在将附图标记添加到每个附图的部件时，要注意的是，如果可能的话，即使在不同的附图上示出了部件，相同的部件也具有相同的附图标记。此外，在描述本公开的实施方式时，当确定详细描述可能妨碍对本公开的实施方式的理解时，将省略对与其相关的已知配置或功能的详细描述。

在描述本公开的实施方式的部件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(B)之类的术语。这些术语仅用于将部件与其他部件区分，并且对应部件的性质、顺序或次序不受这些术语限制。此外，除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本申请中明确定义，否则不应以理想或过于正式的意义来解释这些术语。

图1是示出应用于根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的三维扫描仪的实例的透视图，并且图2是图1的分解透视图。

首先，将参考附图详细描述待应用于根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架100的三维扫描仪1的实例。

如图1和图2所示，应用于根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的三维扫描仪1可以包括主体壳体10和可以耦接至主体壳体10的尖端壳体14。

在主体壳体10的内部，可以设置相机20。尖端壳体14可以具有通过其一端的开口16，该开口敞开以允许图像以光的形式引入内部。开口16可以是外部光通过其引入尖端壳体14中的入口。通过开口16入射的光穿过相机20。当光穿过相机20时，通过设置在成像板31a和32a上的成像传感器31b和32b捕获图像，这将稍后描述。

尽管未具体示出，但是相机20可以包括至少两个能够调节图像的焦点的透射透镜。

为此，根据本公开的三维扫描仪1的实例还可以包括分别具有成像传感器31b和32b的成像板31a和32a，以对穿过相机20的光进行图像处理。此外，尽管未在图中示出，根据本公开的三维扫描仪1的实施方式还可以包括配备有用于控制相机20的操作的电气部件的相机控制板和配备有用于处理扫描图像的电气部件的扫描控制板。

如图1和图2所示，主体壳体10用于提供预定空间，使得嵌入诸如前述相机20、成像板31a和32a、相机控制板(未示出)和扫描控制板(未示出)之类的多个电气部件。

更具体地，如图2所示，主体壳体10可以包括：下壳体12，其提供其中嵌入有前述部件的预定空间；以及上壳体13，其设置在下壳体12的上侧并且可拆卸地耦接至下壳体12以覆盖前述部件。

通过开口16入射至主体壳体10的光表示“入射光”，并且通过开口16从主体壳体10的内部发射的光表示光投影仪70辐射的“照射光”作为“发射光”，这将稍后描述。

尖端壳体14的内部结构可以形成为光导结构，通过其容易地将入射光和发射光照射到主体壳体10的内部和外部。此外，开口16可以形成为在正交于尖端壳体14的纵向方向的一个方向上敞开，并且稍后将描述的光学构件60可以布置在开口16中。

如图2所示，连接块18可以进一步设置在主壳体10的前端与尖端壳体14的后端之间。连接块18可以通过插入并放置在稍后描述的校准支架100中而起到稳定地进行校准的作用。

另一方面，如图2所示，根据本公开的三维扫描仪1的实施方式还可以包括光投影仪70，该光投影仪布置在主体壳体10内部并且被配置为通过形成在尖端壳体14的一端处的开口16辐射发射光。

从光投影仪70辐射的发射光通过尖端壳体14的光学构件60折射并且发射至待测对象，同时，在待测对象上反射的发射光以入射光的形式通过尖端壳体14的光学构件60入射，穿过设置在主体壳体10内部的相机20，并且由成像板31a和32a的成像传感器31b和32b进行图像处理。这里，设置在尖端壳体14中的光学构件60可以配置有棱镜或反射镜(mirror)。

图3是示出根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的使用状态的视图，图4是示出图3的三维扫描仪被分离的状态的分解透视图，图5是示出根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的动作和效果的截面图，并且图6是图3的剖面透视图。

根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A涉及专用于参考图1和图2描述的三维扫描仪的校正支架。具体地，本实施方式中的通过校准支架100A进行校准的三维扫描仪1可由用户自由携带，并且尖端壳体14的前端部分插入到患者的口腔中，使得通过设置在尖端壳体14内部的光学构件60进行扫描。

更具体地，在上述三维扫描仪1的实例中，为了容易地扫描患者的狭窄口腔的内部，光学构件60设置成能够通过折射从光投影仪70辐射的发射光和从发射光反射的光的形式的入射光而实现容易的扫描。然而，当使用三维扫描仪1扫描患者的口腔时，诸如患者的口腔湿气之类的异物粘附到光学构件60时，可能无法进行精确的校准。因此，为了最小化光学构件60的负面影响，根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A在包括光学构件60的尖端壳体14分离的状态下提供仅用于三维扫描仪1的专用支架100A。

如图3至图6所示，根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A包括：固定壳体110，其具有形成于其中的内部空间；以及可移动壳体120，其耦接至固定壳体110的上部以相对于固定壳体110相对旋转或垂直地移动，并且其被配置为与固定壳体110形成暗室。

这里，在可移动壳体120的上部中，可以设置底座130，在包括光学构件60的尖端壳体14被移除的状态下，三维扫描仪1的前端部分(更具体地，尖端壳体14装配于其中的部分)插入到底座130中。

底座130可以设置为允许由可移动壳体120形成的内部空间和外部空间彼此连通，并且用于确保在进行校准的过程中三维扫描仪1稳定地且垂直地安装在可移动壳体120的上部上而不晃动。因此，优选的是，底座130具有允许设置在三维扫描仪1的下端处的连接块18与其牢固配合的形状。

当尖端壳体14移除时，连接块18可以被暴露以从主体壳体10的下端突出预定长度。这里，底座130具有能够容纳从主体壳体10的下端突出的连接块18的形状。

此外，虽然未在附图中示出，但是用于设置连接块18的插入位置的插入设置突出部可以设置为在底座130中突出。插入设置突出部以肋条的形式突出到底座130内部并且可以具有任何形状，但是可以具有被配置为在插入到底座130中并且安置在其中的状态下防止三维扫描仪1的连接块18移动的结构。

另一方面，在三维扫描仪1的主体壳体10的设置有连接块18的下端处，可以设置与设置在底座130上的插入设置突出部配合的插入设置槽(未示出)。更具体地，插入设置槽可以布置在三维扫描仪1的主体壳体10的下壳体12的前端部分的下方。

当设置在主体壳体10的下端的插入设置槽和设置在底座130中的插入设置突出部彼此配合时，三维扫描仪1可以耦接。因此，进行校准的用户可以识别设置在三维扫描仪1中的插入设置槽和设置在本实施方式的校准支架100A中的插入设置突出部的位置，使得三维扫描仪1的连接块18可以被插入、安置、并且耦接至正确位置，并且三维扫描仪1可以被垂直地支撑，使得在进行校准的过程中稳定地保持光轴。通过稳定且垂直地保持三维扫描仪1来保持光轴，可以提高校准的可靠性。

这里，在可移动壳体120或图案板250上下移动同时保持上述光轴。更具体地，在可移动壳体120或者稍后描述的图案板250移动的同时，可以保持图案板250或图案板250的旋转轴与从三维扫描仪1辐射至图案板250的光的光轴之间的角度。

根据移动驱动器205的位置或可移动壳体120的移动方式，三维扫描仪1插入并且安置在其中的底座130可以位于与可移动壳体120的中心间隔开的位置处，这将在后面描述。

同时，安装传感器(参见图6中的附图标记140)可以进一步设置在可移动壳体120内部邻近于底座130，以检测三维扫描仪1的插入和安置。

安装传感器140以触动开关的形式设置，并且当通过底座130插入的三维扫描仪1的连接块18与安装传感器140接触时可以切换电信号。为此，安装传感器140优选地安装在可移动壳体120中邻近于底座130的部分处。

当经由安装传感器140检测三维扫描仪1的插入和安置时，准备根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100A的操作(待机)，并且当在待机状态下经过预定时间时，可以自动进行校准。

此外，尽管未在附图中示出，但是被配置为检测预定光的照度传感器可以进一步设置在固定壳体110或可移动壳体120内部。当三维扫描仪1操作并且从光投影仪70将预定光照射到形成暗室的内部空间时，照度传感器可以检测光并且可以呈现用于确定稍后将描述的移动驱动器205能够操作的时间点的标准。

另一方面，如图3至图6所示，被配置为检测可移动壳体120的垂直移动的垂直移动检测器(参见图6中的附图标记200)和被配置为检测图案板250的旋转的图案旋转检测器(参见图6中的附图标记213)中的至少一个可以设置在固定壳体110中。当图案驱动马达210配置有步进马达时，可以不设置图案旋转检测器。即，由于步进马达设置为根据脉冲旋转设定量，所以不需要单独的图案旋转检测器。当三维扫描仪1在通过配置有步进马达的图案驱动马达210的操作而旋转之后停止时，三维扫描仪1的相机20可以操作。这里，从三维扫描仪1的旋转到停止的过程可以从校准的初始位置到完成位置执行多次(例如，总共9次)，并且用于进行校准的相机20的操作也可以执行相同次数。

垂直移动检测器以固定状态设置在固定壳体110的内部空间中，并且用于检测通过壳体驱动马达160的操作而垂直移动的可移动壳体120相对于固定壳体110的相对距离。此外，图案旋转检测器以固定状态设置在固定壳体110的内部空间中，并且用于检测图案板250通过图案驱动马达210的操作而围绕轴线旋转的旋转。

基于经由执行上述功能的垂直移动检测器和图案旋转检测器获得的可移动壳体120和图案板250的位置信息，可以确定可移动壳体和图案板在校准时是否返回到它们的初始位置。

垂直移动检测器和图案旋转检测器可以包括光电传感器单元(photo sensorunit)和霍尔传感器单元(Hall sensor unit)中的一个。

例如，当垂直移动检测器是光电传感器单元时，如图6所示，光电传感器单元可以包括固定到固定壳体110的底表面的光电传感器200和在水平方向上设置在可移动壳体120内部的可移动面板150的底表面上设置的检测引线(未示出)。

此外，当图案旋转检测器是光电传感器单元时，如图6所示，光电传感器单元可以包括固定到固定壳体110的图案板250的一侧的光电传感器213(由于示出了与3D中的光传感器类似的部件，所以采用并且示出了图案旋转检测器)和设置为与图案板250一起移动的检测引线(未示出)。这里，检测引线可以固定至其上安装图案板250的安装块240的外周表面的一部分以倾斜，并且可以与图案板250一起旋转。

类似地，当垂直移动检测器200是霍尔传感器单元时，尽管未在图中示出，但霍尔传感器单元可以包括固定到固定壳体110的底表面的霍尔传感器和设置在可移动面板150的底表面上并且与可移动壳体120一起线性移动的检测磁体。

此外，当图案旋转检测器是霍尔传感器单元时，虽然图中未示出，但是霍尔传感器单元可以包括固定至固定壳体110的霍尔传感器和在其上安装图案板250的安装块240的外周表面上设置的至少一个检测磁体。

同时，固定壳体110和可移动壳体120可以彼此相互配合，以形成在校准过程期间外部光不会进入的预定暗室。在形成暗室的状态下，其中插入并且安置三维扫描仪1的可移动壳体120可以相对于固定壳体110相对地旋转或垂直地移动，以改变图案板250与三维扫描仪1之间的相对距离，从而可以以更精确的可靠性进行校准。

在由固定壳体110和可移动壳体120形成的内部空间中，可以设置从三维扫描仪1的光投影仪70辐射的发射光和入射光的照射路径。特别地，可以以暗室的形式设置发射光和入射光的照射路径，以防止受到外部光的影响。也就是说，当三维扫描仪1插入并且安置在底座130中时，由固定壳体110和可移动壳体120形成的内部空间形成其中不存在光的暗室，并且当三维扫描仪1的光投影仪70被操作以进行校准时，只有从光投影仪70辐射的发射光和以从图案板250反射的反射光形式的入射光存在于暗室内部。此时，从光投影仪70发射的光通过从三维扫描仪1移除包括光学构件60的尖端壳体14来获得，并且可以在没有折射的情况下直接辐射至稍后描述的图案板250。

如图3至图6中所提及的，由于可移动壳体120相对于固定壳体110在垂直方向上线性地移动以改变三维扫描仪1与图案板250(稍后将描述)之间的相对距离，并且布置为具有预定倾斜度的图案板250(稍后将描述)围绕轴线旋转，所以根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A被实现为通过使用单个图案板250更快地进行校准。

作为参考，图7至图10中示出的根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的另一实施方式100B与上述实施方式的不同之处在于本实施方式被实现为进行校准，同时使可移动壳体120在图案板250固定在固定壳体110内部的状态下相对于固定壳体110同时进行相对旋转和垂直旋转。这将在后面更详细地描述。

另一方面，如图3至图6所示，根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A还可以包括移动驱动器205，该移动驱动器设置在固定壳体110内部并且被配置为将预定驱动力提供给校准图案板250(在下文中，简称为“图案板”)和可移动壳体120中的每一个(它们被配置为对三维扫描仪1进行扫描校正)，以相对于固定壳体110相对地旋转或垂直地移动校准图案板250和可移动壳体120中的每一个。这里，移动驱动器205可以用于提供驱动力，使得可移动壳体120和图案板250中的至少一个移动。

如图3至图6所示，在图案板250的外表面上，可以印刷或设置预定图案(未用附图标记表示)以通过三维扫描仪1的扫描获得校准数据。如图5至图6所示，这样的图案板250可以设置为在安装块240的顶表面上倾斜，其中顶表面以预定角度倾斜。图案板250的倾斜角度可以被设置为相对于其中光轴形成的垂直方向为40度以上且小于50度。当图案板250被设置为与光轴的垂直方向正交(即，90度)时，存在形成在图案板250上的每个图案相对于相同表面具有相同的深度信息(或高度信息)的缺点。在本公开的实施方式中，图案板250布置为相对于光轴的垂直方向以预定角度倾斜以增加校准效果。

这里，如图6所示，移动驱动器205可以包括被配置为垂直地移动可移动壳体120的壳体移动件205A和被配置为旋转图案板250的图案移动件205B。

壳体移动件205A可以包括壳体驱动马达160、轴向轴承151和面板引导件170中的至少任一个。

更具体地，如图5至图6所示，壳体驱动马达160可以包括设置在可移动壳体120内部的旋转轴161以垂直地穿透在水平方向上设置的可移动面板150以连接至可移动壳体120。此外，轴向轴承151可以插入使得壳体驱动马达160的旋转轴穿透可移动面板150中的穿透部分，并且可以与形成在壳体驱动马达160的旋转轴161的外周表面中的螺旋槽(未示出)啮合。此外，面板引导件170可以布置成垂直地穿透可移动面板150并且引导可移动面板150的垂直移动。

这里，除了上述三维扫描仪1中的发射光和入射光的光路之外，设置在可移动壳体120中的可移动面板150可以被设置为在水平方向上完全分隔用固定壳体120形成的内部空间。上述光路位于用于进行校准的光轴上，并且为此目的，光路孔159可以垂直地穿透可移动面板150。

至少一个面板引导件170可以是引导杆，该引导杆具有固定至固定壳体110的下端部分和穿透可移动面板150以向上暴露的上端部分。

引导衬套153可以插入在面板引导件170与可移动面板150的穿透部分之间，以在可移动面板150上下移动时使摩擦力最小化。

此外，止动螺母180可以固定至面板引导件170的上端。止动螺母180可以用于限制可移动面板150的向上移动距离。

另一方面，虽然在附图中未详细示出，但是壳体驱动马达160的旋转轴161可以配置有螺旋槽在特定部分中垂直地延伸的螺杆。固定至可移动面板150的穿透部分的轴向轴承151的轴承球(未示出)可以与形成在壳体驱动马达160的旋转轴161中的螺旋槽啮合，以允许壳体驱动马达160的旋转轴161根据壳体驱动马达160的旋转轴161的旋转方向向上或向下线性地移动。

如图5至图6中所示，图案移动件205B可以固定至固定壳体110的下部并且可以包括图案驱动马达210，该图案驱动马达具有垂直地固定至安装块240的下部的旋转轴211，图案板250在该安装块上安装为倾斜的。也就是说，图案板250可以经由位于固定壳体110内部的安装块240布置成向一侧倾斜，并且可以由移动驱动器205的部件之中的图案移动件205B的图案驱动马达210围绕垂直轴线旋转地移动。

同时，虽然未在附图中示出，但是被配置为向移动驱动器205供电的可充电电池可以进一步设置在固定壳体110的内部空间中，并且可充电电池可以通过有线或无线方式充电。因此，可以大大改善根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式100A的便携性和可用性。

将参考附图(具体地，图5)简要地描述如上所描述配置的根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100A的操作过程。然而，考虑到三维扫描仪1的位置已被设定并位于用于进行校准的初始位置，将描述三维扫描仪1的位置。

首先，如图5(a)所示，在将三维扫描仪1插入并安置在可移动壳体120的上部中之后，当移动驱动器205的部件之中的壳体移动件205A的壳体驱动马达160在一个方向上旋转时，在可移动面板150由于壳体驱动马达160的旋转轴161与轴向轴承151之间的相互作用而线性地向下移动的同时，插入并安置三维扫描仪1的可移动壳体120彼此联动地向下移动。

此时，如图5(b)所示，通过图案移动件的图案驱动马达210的旋转轴211在一个方向上旋转360度的操作，图案板250可以旋转移动一次，并且可移动壳体120可以线性地向下移动“d1”。

此外，如图5(c)所示，在壳体移动件的部件之中，当壳体驱动马达160的旋转轴161在一个方向上连续地旋转，并且在图案移动件的部件之中，图案驱动马达210的旋转轴211在一个方向上一次旋转360度时，可移动壳体120可以再次线性地向下移动“d2”。

这里，三维扫描仪1的相机20可以被操作以在停止移动驱动器205的壳体移动件205A和图案移动件205B的过程期间进行校准。停止壳体移动件205A和图案移动件205B的过程可以从校准的初始位置到完成位置重复几次(例如，总共9次)，并且可以通过改变相机20与图案板250之间的相对距离和相对旋转角度来获得更多的校准数据。

如上所描述，利用根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100A，可以在由壳体移动件和图案移动件连续改变三维扫描仪1与图案板250之间的相对距离(光路距离)和图案板250的图案深度差的同时进行基于各种数据的校准。

然而，在改变三维扫描仪1与图案板250之间的相对距离(光路距离)和图案板250的图案深度时，移动驱动器205不必像上述实施方式100A中的壳体移动件205A和图案移动件205B那样单独设置。通过在图案板250固定在固定壳体110内部的同时仅驱动可移动壳体120相对于固定壳体250相对地旋转和垂直地移动可以实现相同的校准效果，如在下面描述的根据本公开的另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100B中。

图7是示出根据本公开的另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的使用状态的视图，图8是示出图7的三维扫描仪被分离的状态的分解透视图，图9示出应用了图7的部件之中的移动驱动器的实例的剖面透视图和截面图，并且图10示出应用了图7的部件之中的移动驱动器的另一实例的剖面透视图和截面图。

在下文中，将详细描述根据本公开另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100B，但是将省略与上述根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100A的那些部件重叠的部件的描述，并且将主要描述与上述校准支架100A的那些部件不同的部件。

如图7至图10所示，根据本公开的另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100B可以通过移动驱动器205旋转并且垂直地移动。

这里，如图7至图10所示，可移动壳体120可以设置成与固定壳体110的内周表面接触。然而，可移动壳体120的外周表面不一定必须设置为与固定壳体110的内周表面接触，并且可移动壳体120的内周表面可以设置为与固定壳体110的外周表面接触。

此外，可移动壳体120设置为由移动驱动器205相对于固定壳体110(图案板250固定至该固定壳体)相对地旋转并且垂直地移动。此时，优选的是将三维扫描仪1插入并且安置其中的底座130和图案板250放置在可移动壳体120的旋转中心处，使得光轴不改变。

如图9所示，移动驱动器205可以包括：壳体驱动马达160，其具有朝向可移动壳体120垂直地延伸的旋转轴161；正齿轮163，其设置在壳体驱动马达160的旋转轴161的尖端处以与旋转轴161一起旋转；以及正内齿轮123，其一体地形成在可移动壳体120的内周表面上并且与正齿轮163啮合。

这里，壳体驱动马达160不一定必须设置在固定壳体110内部，而是可以设置在设置成从固定壳体110向下突出的马达壳体160C内部，并且其旋转轴161可以布置成暴露在固定壳体110内部，如图9所示。

当正齿轮163跟随壳体驱动马达160的旋转轴161的旋转而旋转并且与一体地设置在可移动壳体120中的正内齿轮123啮合时，可移动壳体120可以相对于固定壳体110相对地旋转。

以这种方式，由于正齿轮163在与正内齿轮123啮合的同时必须连续地传递壳体驱动马达160的旋转力，因此在可移动壳体120相对于固定壳体110上下移动时不应释放啮合。因此，优选的是至少将正内齿轮123的垂直高度形成为与在稍后将描述的可移动壳体120的外周表面上形成的螺旋槽125的垂直高度相对应。

这里，移动驱动器205可以包括穿透固定壳体110的引导构件175，使得其尖端插入到设置在可移动壳体120的外周表面上的螺旋槽125中以引导可移动壳体120的旋转移动。螺旋槽125可以设置为沿可移动壳体120的外周表面以螺旋形式围绕可移动壳体120，以允许可移动壳体120同时进行旋转移动和垂直移动。此外，设置在可移动壳体120的外周表面上的螺旋槽125可以被开槽成具有预定螺距间隔的螺旋形状，以允许可移动壳体120旋转三次或更多次。

一个或多个引导构件175可以被设置，并且可以是例如引导螺栓。在设置多个引导构件175的情况下，一对引导件可以设置为相对于固定壳体110的中心以预定间隔(例如，180度间隔)彼此间隔开，并且其内端可以插入到螺旋槽125中。

由于当可移动壳体120由移动驱动器205的操作而旋转地移动时，引导构件175的尖端插入到设置在可移动壳体120的外周表面上的螺旋槽125中，可移动壳体120能够在沿螺旋槽125旋转地移动的同时旋转三维扫描仪1，并且能够在向上或向下移动螺旋槽125的整个螺距距离的同时在线性方向上改变三维扫描仪1与图案板250之间的相对距离。此时，由于图案板250布置为相对于固定在固定壳体110内部的安装块240的顶表面倾斜，所以三维扫描仪1和图案板250可以根据可移动壳体120的旋转提供各种成像表面角。

这里，在壳体驱动马达160以相同转速旋转的前提下，可移动壳体120的转速和垂直移动速度可以通过正齿轮163与正内齿轮123之间的齿轮比来确定。这是因为正齿轮163设置为直接连接至壳体驱动马达160的旋转轴161。

然而，正齿轮163不必直接连接至壳体驱动马达160的旋转轴161。也就是说，正齿轮163可以布置为与壳体驱动马达160的旋转轴161平行，并且可将壳体驱动马达160的驱动力以带驱动方式传输至正齿轮163。

更具体地，如图10所示，移动驱动器205可以包括：主动带轮165，其设置在壳体驱动马达160的旋转轴(未示出)的尖端处；正齿轮163，其与壳体驱动马达160的旋转轴平行设置；从动带轮169，其同轴地连接至正齿轮163的旋转轴；以及连接带167，通过缠绕在主动带轮165和从动带轮169周围并与其啮合而旋转。

此时，在壳体驱动马达160以相同转速旋转的前提下，可移动壳体120的转速和垂直移动速度可以通过主要地主动带轮165与从动带轮169之间的半径比以及其次地正齿轮163与正内齿轮123之间的齿轮比的组合来确定。

由于与在图9中示出的移动驱动器205相比，在图10中示出的移动驱动器205能够通过在主动带轮165与从动带轮169之间的半径比获得更大的减速比，所以可更容易调整减速比。

这里，主动带轮165、从动带轮169和连接带167可以彼此齿轮啮合的形式设置。也就是说，预定的齿轮齿形成在主动带轮165和从动带轮169的外周表面上，并且能够与形成在主动带轮165和从动带轮169的外周表面上的齿啮合的内周齿轮齿可以形成在连接带167的内周表面上。

另一方面，与根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100A相比，根据另一实施方式的用于三维扫描仪的校准支架100B具有其中可移动壳体120在旋转的同时垂直地移动的配置。因此，如图9所示，垂直移动检测器和图案旋转检测器可以作为单个传感器单元一体地安装。此时，光电传感器或霍尔传感器可以应用于传感器单元。应用了光电传感器的光传感器单元可以包括：光电传感器200，其在可移动壳体120的旋转半径的一侧下方固定至固定壳体110；至少一个检测引线200a，其设置在可移动壳体120的旋转半径上以与光电传感器200相互作用。

因此，基于在光电传感器200与检测引线200a之间测量的可移动壳体120相对于固定壳体110的可移动距离的相对距离和旋转角度的值，可以计算在三维扫描仪1与图案板250之间的相对距离和旋转角度的值。

这里，壳体驱动马达160可以配置有如上所描述的步进马达。在这种情况下，一体地安装以执行垂直移动检测器和图案旋转检测器的功能的传感器单元可以仅测量三维扫描仪1与图案板250之间的相对距离或其初始位置，并且可以根据配置有步进马达的壳体驱动马达160的预设脉冲值来测量旋转角度值。此外，当三维扫描仪1在通过配置有步进马达的图案驱动马达210的操作而旋转之后停止时，三维扫描仪1的相机20可以操作。这里，从三维扫描仪1的旋转到停止的过程可以从校准的初始位置到完成位置执行多次(例如，总共9次)，并且用于进行校准的相机20的操作也可以执行相同次数。

图11示出显示根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架的线性往复移动设计的实例的透视图和截面图。

虽然在图11中示出校准支架100B，但是也可以应用校准支架100A。

如上所述，在通过使用根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架进行校准的三维扫描仪1中，在移除尖端壳体14的状态下主体壳体10至少部分插入到可移动壳体120中之后，进行校准。这里，尖端壳体14可以以各种长度和各种规格来制造，并且在这种情况下，优选的是设置用于进行校准的三维扫描仪1的不同初始位置。

更具体地，参考图11的上部示图，在尖端壳体14中的相机20与光学构件60之间的距离可以被定义为“A”，并且在光学构件60与待测对象之间的距离可以被定义为“B”。这里，扫描误差距离(C)可以参考光学构件60和待测对象之间的距离(B)来设置。

因此，当使用根据本公开的实施方式的用于三维扫描仪的校准支架进行校准时，优选的是，将相机20与图案板250之间的距离(D)设置在一半扫描误差距离(C/2)与光学构件60和待测对象之间的距离(B)(包括相机20与光学构件60之间的距离(A))的总和的范围内。换句话说，相机20与光学构件60之间的距离(A)可以对应于相机20与图案板250之间的距离(D)的最小距离，并且通过将相机20与光学构件60之间的距离(A)、光学构件60与待测对象之间的距离(B)以及一半扫描误差距离(C/2)相加而获得的距离可以对应于相机20与图案板250之间的距离(D)的最大距离。因此，当进行校准时，可以考虑最小距离和最大距离来设置三维扫描仪1的初始位置和最终位置。此外，用于进行校准的三维扫描仪1的垂直移动区域可以在初始位置与最终位置之间。

如上所描述，根据设置有各种规格的尖端壳体14的光学构件60与相机20之间的距离，必须不同地设置用于进行校准的三维扫描仪1的初始位置(A)。

例如，假设制造其中长度(A)为95mm的第一尖端壳体14和其中长度(A)为100mm的第二尖端壳体14，对于待应用第一尖端壳体14的三维扫描仪1和待应用第二尖端壳体14的三维扫描仪1两者，可以通过使用本公开的校准支架进行校准。此时，为了对待应用第一尖端壳体14的三维扫描仪1进行校准，可以设置三维扫描仪1的初始位置，使得图案板250与相机20之间的距离比待应用第二尖端壳体14的情况下的距离更近。

相反，为了对待应用第二尖端壳体14的三维扫描仪1进行校准，可以设置三维扫描仪1的初始位置，使得图案板250与相机20之间的距离与待应用第一尖端壳体14的情况下的距离更远。

在上文中，已经参考附图详细描述了根据本公开的用于三维扫描仪的校准支架的实施方式。然而，本公开的实施方式不一定受上述实施方式的限制，并且对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在本公开的范围内做出本公开的各种修改和等同内容。因此，应当注意，本公开的真实范围将基于所附权利要求来确定。

工业实用性

本公开提供了一种用于三维扫描仪的校准支架，其中，图案板被配置为在插入和安置三维扫描仪时自动地移动，以便进行三维扫描仪的更精确校准并且提高用户便利性。

Claims (16)

1.一种用于三维扫描仪的校准支架，所述校准支架包括：

固定壳体，其具有形成于其中的内部空间；

图案板，其设置在所述固定壳体内部并且设置为校准包括相机的所述三维扫描仪；

可移动壳体，所述三维扫描仪的至少一部分插入所述可移动壳体中使得所述相机面向所述图案板，所述可移动壳体被配置为移动以允许所述三维扫描仪通过旋转移动和垂直移动中的至少一种而移动；以及

移动驱动器，其被配置为提供驱动力以移动所述可移动壳体和所述图案板中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述可移动壳体由所述移动驱动器垂直地移动，

其中，所述图案板布置在所述固定壳体内部以向一侧倾斜，并且所述图案板由所述移动驱动器旋转地移动，并且

其中，在所述可移动壳体或所述图案板移动的同时，保持从所述三维扫描仪发射至所述图案板的光的光轴与所述图案板的旋转轴之间的角度。

3.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述移动驱动器包括：

壳体移动件，其被配置为垂直地移动所述可移动壳体；

图案移动件，其被配置为旋转地移动所述图案板，

其中，当所述壳体移动件和所述图案移动件停止时，所述相机操作以进行校准，并且所述壳体移动件和所述图案移动件中的至少一个移动。

4.根据权利要求3所述的校准支架，其中，所述壳体移动件包括：

壳体驱动马达，其穿透在水平方向上设置的可移动面板以在所述可移动壳体内部连接至所述可移动壳体；以及

至少一个面板引导件，其被配置为引导所述可移动面板的垂直移动。

5.根据权利要求1所述的校准支架，其中，被配置为检测所述可移动壳体的垂直移动的垂直移动检测器和被配置为检测所述图案板的旋转的图案旋转检测器中的至少一个设置在所述固定壳体内部。

6.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述三维扫描仪的至少一部分安置于其中的底座设置在所述可移动壳体的顶表面上，并且

其中，被配置为检测所述三维扫描仪的安置的安装传感器设置在邻近于所述底座的所述可移动壳体中。

7.根据权利要求6所述的校准支架，其中，所述安装传感器以触动开关的形式设置，所述触动开关与通过所述底座插入的所述三维扫描仪接触。

8.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述可移动壳体通过所述移动驱动器旋转地移动和垂直地移动，并且

其中，所述图案板固定在所述固定壳体内部以向一侧倾斜。

9.根据权利要求8所述的校准支架，其中，在所述可移动壳体旋转地移动和垂直地移动时，保持从所述三维扫描仪发射至所述图案板的光的光轴与所述图案板之间的角度。

10.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述可移动壳体设置在所述固定壳体内部以与所述固定壳体的内周表面接触，

其中，所述移动驱动器包括：

壳体驱动马达，其具有朝向所述可移动壳体垂直地延伸的旋转轴；以及

引导构件，其延伸穿过所述固定壳体使得尖端插入到形成在所述可移动壳体的外周表面上的螺旋槽中，以引导所述可移动壳体的旋转移动，并且

其中，所述螺旋槽设置为沿所述可移动壳体的外周表面以螺旋形式围绕所述可移动壳体，使得所述可移动壳体能够同时进行旋转移动和垂直移动。

11.根据权利要求10所述的校准支架，其中，所述移动驱动器包括：

正齿轮，其连接至所述壳体驱动马达的旋转轴并且与所述壳体驱动马达的旋转轴一起旋转；以及

正内齿轮，其形成在所述可移动壳体的内周表面上并且与所述正齿轮啮合。

12.根据权利要求11所述的校准支架，其中，所述正内齿轮形成在所述可移动壳体的内周表面上并且具有与所述螺旋槽的垂直高度相对应的垂直高度。

13.根据权利要求10所述的校准支架，其中，所述移动驱动器包括：

主动带轮，其设置在所述壳体驱动马达的旋转轴的尖端处；

正齿轮，其与所述壳体驱动马达的旋转轴平行布置；

从动带轮，其同轴地连接至所述正齿轮的旋转轴；以及

连接带，其被配置为通过缠绕在所述主动带轮和所述从动带轮周围并且与所述主动带轮和所述从动带轮啮合而旋转，

其中，所述主动带轮、所述从动带轮和所述连接带以彼此齿轮啮合的形式设置。

14.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述移动驱动器通过接收来自设置在所述固定壳体中的可充电电池的电力来操作，并且

其中，所述可充电电池被配置为以无线或有线方式充电。

15.根据权利要求1所述的校准支架，其中，所述三维扫描仪包括被配置为发光的光投影仪，并且

其中，从所述光投影仪发射的光在没有折射的情况下直接发射至所述图案板上。

16.根据权利要求15所述的校准支架，其中，当在包括被配置为折射所述光的光学构件的尖端壳体被移除的状态下所述三维扫描仪插入到所述可移动壳体中时，所述三维扫描仪进行校准的初始位置设置为根据所述相机与所移除的尖端壳体的所述光学构件之间的距离而改变。