CN117329988A - 一种三维激光扫描仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光测量技术领域的一种三维激光扫描仪，包括底座(1)，所述底座(1)顶面安装有其同轴的工作台(2)，且工作台(2)设有能够对中夹持待测工件的夹持机构(3)；所述底座(1)外缘部沿其轴向滑动连接有能够对待测工件进行激光扫面检测的检测机构(4)。本发明能够通过驱动电机(46)带动对应的传动轮(45)转动，进而带动导向带(44)转动，导向带(44)带动拨动件(47)转动，拨动件(47)与安装架(42)移动实现由上至下扫描待测工件的功能。
Description
技术领域
本发明涉及激光测量技术领域，特别是涉及一种三维激光扫描仪。
背景技术
三维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪、计算机、电源供应系统、支架以及系统配套软件构成。三维激光扫描仪作为三维激光扫描系统的主要组成部分，是由激光射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD机以及软件等组成，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型；
现有的三维激光扫描仪在对工件进行扫描时，需要人工手持扫描仪绕着工件进行环形上下往复移动，而每次移动距离大小不一，继而会造成扫描所得的部分区域出现空缺，并且由于上下往复移动的距离不尽相同，所以可能需要再次对空缺区域进行扫描处理，并且每次扫描仪到工件的距离也不相同，继而可能会影响扫描后三维模型中的工件精度。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种三维激光扫描仪。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种三维激光扫描仪，包括底座(1)，所述底座(1)顶面安装有其同轴的工作台(2)，且工作台(2)设有能够对中夹持待测工件的夹持机构(3)；所述底座(1)外缘部沿其轴向滑动连接有能够对待测工件进行激光扫面检测的检测机构(4)；
所述检测机构(4)包括滑动连接于底座(1)外缘部的弧形旋转架(41)，所述弧形旋转架(41)内弧面沿其轴向滑动连接有安装架(42)，安装架(42)对应工作台(2)顶面的一端安装有激光扫描器(43)；所述弧形旋转架(41)内腔设有与其匹配的导向带(44)，且弧形旋转架(41)内腔两端均转动连接有与导向带(44)传动配合的传动轮(45)，并且下方的传动轮(45)驱动连接有驱动电机(46)，以便于趋势导向带(44)内侧部由上至下移动，所述导向带(44)带面设有能够带动安装架(42)移动的拨动件(47)，以便于趋势安装架(42)沿弧形旋转架(41)内弧面由上至下移动；所述安装架(42)顶部与弧形旋转架(41)上端之间设有能够驱使安装架(42)复位的第一复位件(48)；
所述工作台(2)外缘部沿其周向匀设有多个齿牙(21)，所述导向带(44)带面沿其周向设有与所述齿牙(21)传动配合的斜齿(49)，以便于弧形旋转架(41)随同导向带(44)的转动而沿底座(1)圆周运动。
优选的，所述工作台(2)台面沿其周向均匀间隔环设有至少三个沿其径向设置的滑槽，且滑槽内端部贯穿所述工作台(2)。
优选的，所述夹持机构(3)包括上下滑动连接于工作台(2)底部或底座(1)内侧的活动板(31)，所述活动板(31)外缘部对应所述工作台(2)中滑槽的位置设有拉紧带(32)，所述拉紧带(32)外端伸入该滑槽内，且设有沿该滑槽长度方向滑动连接于该滑槽的夹持架(33)；所述滑槽槽腔设有能够驱使夹持架(33)复位至该滑槽外端部的第二复位件(34)；
所述夹持机构(3)还包括能够驱动活动板(31)向下移动的驱动设备(35)。
优选的，所述夹持架(33)上端内侧部和/或外侧部设有弧形夹持部。
优选的，所述工作台(2)外缘部沿其周向设有环形滑道(22)，所述弧形旋转架(41)内侧设有滑动连接于环形滑道(22)的滑动件(410)。
优选的，所述斜齿(49)包括为沿导向带(44)周向设有导向带(44)带面的开口齿条，且开口齿条两端交错设置。
优选的，所述安装架(42)靠近弧形旋转架(41)的一端部两侧设有滑动部(421)，所述弧形旋转架(41)内侧部设有供滑动部(421)滑动的弧形滑道。
优选的，所述拨动件(47)包括两个沿导向带(44)宽度方向间隔设置的拨动片(471)，所述拨动片(471)内端设有弹簧座(472)，所述弹簧座(472)对应固接于所述导向带(44)。
优选的，所述第一复位件(48)为两端分别固定在弧形旋转架(41)内弧面上端部和安装架(42)顶面的弹簧。
优选的，所述第一复位件(48)包括滑动连接于弧形旋转架(41)的滑块(481)和连接绳(482)，所述连接绳(482)一端连接于滑块(481)，另一端绕过弧形旋转架(41)顶部的线轮(483)，且连接于所述安装架(42)；其中，所述滑块(481)重量大于安装架(42)和激光扫描器(43)重量之和。
有益效果在于：
1、能够通过驱动电机(46)带动对应的传动轮(45)转动，进而带动导向带(44)转动，导向带(44)带动拨动件(47)转动，拨动件(47)与安装架(42)移动实现由上至下扫描待测工件的功能；
2、能够在导向带(44)转动的同时，通过斜齿(49)与齿牙(21)配合，使得检测机构(4)沿底座(1)圆周运动，即沿工作台(2)圆周运动，从而能够自动全面扫面待测工件的功能。
本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明第一种结构的主视图；
图3是本发明第二种结构的主视图；
图4是本发明中工作台(2)与导向带(44)装配的局部示意图；
图5是本发明中工作台(2)与夹持机构装配的局部示意图；
图6是本发明中夹持机构的一种结构示意图；
图7是本发明中检测机构的结构示意图；
图8是本发明中齿牙与斜齿的原理示意图。
附图标记说明如下：
1、底座(1)；2、工作台(2)；21、齿牙(21)；22、环形滑道(22)；3、夹持机构(3)；31、活动板(31)；32、拉紧带(32)；33、夹持架(33)；34、第二复位件(34)；35、驱动设备(35)；4、检测机构(4)；41、弧形旋转架(41)；42、安装架(42)；421、滑动部(421)；43、激光扫描器(43)；44、导向带(44)；45、传动轮(45)；46、驱动电机(46)；47、拨动件(47)；471、拨动片(471)；472、弹簧座(472)；48、第一复位件(48)；481、滑块(481)；482、连接绳(482)；483、线轮(483)；49、斜齿(49)；410、滑动件(410)。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1-8所示，一种三维激光扫描仪，包括底座(1)，所述底座(1)顶面安装有其同轴的工作台(2)，且工作台(2)设有能够对中夹持待测工件的夹持机构(3)；所述底座(1)外缘部沿其轴向滑动连接有能够对待测工件进行激光扫面检测的检测机构(4)；
根据需要，弧形旋转架(41)底部设有滑动结构，底座(1)外缘部设有供滑动结构滑动的环形滑轨。
所述检测机构(4)包括滑动连接于底座(1)外缘部的弧形旋转架(41)，所述弧形旋转架(41)内弧面沿其轴向滑动连接有安装架(42)，安装架(42)对应工作台(2)顶面的一端安装有激光扫描器(43)；
根据需要，所述安装架(42)靠近弧形旋转架(41)的一端部两侧设有滑动部(421)，所述弧形旋转架(41)内侧部设有供滑动部(421)滑动的弧形滑道；也就是说，安装架(42)靠近弧形旋转架(41)的一端部为U型结构，且U型结构开口端内侧设有与弧形滑道匹配的滑动部(421)。
如图7所示，所述弧形旋转架(41)内腔设有与其匹配的导向带(44)，且弧形旋转架(41)内腔两端均转动连接有与导向带(44)传动配合的传动轮(45)，并且下方的传动轮(45)驱动连接有驱动电机(46)，以便于趋势导向带(44)内侧部由上至下移动；
所述导向带(44)带面设有能够带动安装架(42)移动的拨动件(47)，以便于趋势安装架(42)沿弧形旋转架(41)内弧面由上至下移动；所述安装架(42)顶部与弧形旋转架(41)上端之间设有能够驱使安装架(42)复位的第一复位件(48)；
根据需要，拨动件(47)为弹性结构，也就是说，当安装架(42)移动中下极限位置时，安装架(42)无法继续移动，此时导向带(44)的移动使得拨动件(47)产生弹性变形，使得拨动件(47)继续移动，直到拨动件(47)与安装架(42)不再接触后，拨动件(47)恢复原状。
进一步的，所述拨动件(47)包括两个沿导向带(44)宽度方向间隔设置的拨动片(471)，根据需要，两个拨动片(471)以导向带(44)宽度方向的中心对称设置；所述拨动片(471)内端设有弹簧座(472)，所述弹簧座(472)对应固接于所述导向带(44)；需要说明的时，弹簧座(472)内部具有弹性挤压拨动片(471)的弹簧；即当安装架(42)移动中下极限位置时，安装架(42)无法继续移动，此时拨动片(471)挤压弹簧座(472)内的弹簧，使得弹簧变形，进而使得拨动片(471)转动，直到拨动片(471)与安装架(42)不再接触后，拨动片(471)恢复原位。
在一实施例中，如图2所示，所述第一复位件(48)可以为两端分别固定在弧形旋转架(41)内弧面上端部和安装架(42)顶面的弹簧。
在另一实施例中，如图3所示，所述第一复位件(48)包括滑动连接于弧形旋转架(41)的滑块(481)和连接绳(482)，所述连接绳(482)一端连接于滑块(481)，另一端绕过弧形旋转架(41)顶部的线轮(483)，且连接于所述安装架(42)；其中，所述滑块(481)重量大于安装架(42)和激光扫描器(43)重量之和；
根据需要，所述弧形旋转架(41)内弧面顶部设有防撞结构，该防撞结构防止安装架(42)移动至上极限位置时，即复位时，防止安装架(42)与弧形旋转架(41)顶部硬性碰撞。
这样设置能够在重力的作用下，使得滑块(481)和安装架(42)组合体的重心下降，也就是说，重量较大的滑块(481)下降，重量较小的安装架(42)在连接绳(482)的作用下上升至上极限位置。
所述工作台(2)外缘部沿其周向匀设有多个齿牙(21)；根据需要，当齿牙(21)受损时，方便检修或降低更换成本，在一实施例中，工作台(2)外缘部可以固定套设有固定环，该固定环外环面沿其周向匀设有多个齿牙(21)，这样当齿牙(21)受损时，通过更换固定环代替更换工作台(2)，减小了更换成本。在另一实施例中，工作台(2)外缘部可以设有安装齿牙的安装槽，齿牙(21)内端对应插接并利用联接件可拆卸的安装于该安装槽内，这样设置当齿牙(21)受损时，通过更换单一受损的齿牙(21)即可，进而降低了维修成本。
所述导向带(44)带面沿其周向设有与所述齿牙(21)传动配合的斜齿(49)，以便于弧形旋转架(41)随同导向带(44)的转动而沿底座(1)圆周运动；
根据需要，如图4、7-8所示，所述斜齿(49)包括为沿导向带(44)周向设有导向带(44)带面的开口齿条，且开口齿条两端交错设置；具体的，开口齿条两端交错的尺寸与齿牙(21)的一个齿位相匹配，也就是说，当斜齿(49)旋转一周，弧形旋转架(41)转动齿牙(21)的一个齿位的角度；
进一步的，如图8所示，所述斜齿(49)包括一个直齿段和一个或两个斜齿段，具体的，当拨动件(47)带动安装架(42)由上向下移动时，直齿段与齿牙(21)配合，也就是说，此阶段检测机构(4)相对于底座(1)位置固定；当拨动件(47)不与安装架(42)接触时，也就是说拨动件(47)与安装架(42)处于分离状态时，斜齿段与齿牙(21)配合，此时斜齿段在齿牙(21)的作用下发生沿底座(1)切向的移动，此时检测机构(4)相对于底座(1)移动。
使用时，首先把待测工件尽可能的放置在工作台(2)上台面中部，然后利用夹持机构(3)夹持固定待测工件，此时待测工件位于工作台(2)上台面中部，然后启动驱动电机(46)，驱动电机(46)带动对应的传动轮(45)转动，进而带动导向带(44)转动，导向带(44)带动拨动件(47)和斜齿(49)转动，根据上文可知，斜齿(49)的转动使得整个检测机构(4)沿底座(1)圆周移动，拨动件(47)的移动，首先接触安装架(42)，然后带动安装架(42)向下移动，安装架(42)带动激光扫描器(43)向下移动，实现自动扫描待测工件的功能，当安装架(42)移动至下极限位置后，拨动件(47)与安装架(42)分离，此时安装架(42)在第一复位件(48)的作用下复位，等待转动一周的拨动件(47)再次拨动其向下移动，实现了自动全面扫面待测工件的功能。
在一些实施例中，如图1所示，所述工作台(2)台面沿其周向均匀间隔环设有至少三个沿其径向设置的滑槽，且滑槽内端部贯穿所述工作台(2)。
如图5-6所示，所述夹持机构(3)包括上下滑动连接于工作台(2)底部或底座(1)内侧的活动板(31)，所述活动板(31)外缘部对应所述工作台(2)中滑槽的位置设有拉紧带(32)，所述拉紧带(32)外端伸入该滑槽内，且设有沿该滑槽长度方向滑动连接于该滑槽的夹持架(33)；所述滑槽槽腔设有能够驱使夹持架(33)复位至该滑槽外端部的第二复位件(34)；
所述夹持机构(3)还包括能够驱动活动板(31)向下移动的驱动设备(35)；
根据需要，所述第二复位件(34)可以为压缩弹簧，也就是说，在驱动设备(35)不作用的情况下，第二复位件(34)能够挤压夹持架(33)沿滑槽长度向外移动。
根据需要，所述夹持架(33)上端内侧部和/或外侧部设有弧形夹持部；也就是说，当待测空间为环形件、下端敞口的空腔件时，夹持架(33)可以在其上端外侧部设有弧形夹持部，即通过第二复位件(34)的作用使得夹持架(33)向外顶撑待测工件，使得待测工件固定；当待测工件为上述结构的工件或实心工件时，夹持架(33)可以在其上端外侧部设有弧形夹持部，即通过驱动设备(35)带动活动板(31)向下移动，进而在拉紧带(32)的作用下，夹持架(33)向内移动，实现夹持待测工件的功能，使得待测工件位置固定。
在一些实施例中，如图1所示，为增加工作台(2)与检测机构(4)之间的稳定性，所述工作台(2)外缘部沿其周向设有环形滑道(22)，所述弧形旋转架(41)内侧设有滑动连接于环形滑道(22)的滑动件(410)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (10)
1.一种三维激光扫描仪，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)顶面安装有其同轴的工作台(2)，且工作台(2)设有能够对中夹持待测工件的夹持机构(3)；所述底座(1)外缘部沿其轴向滑动连接有能够对待测工件进行激光扫面检测的检测机构(4)；
所述检测机构(4)包括滑动连接于底座(1)外缘部的弧形旋转架(41)，所述弧形旋转架(41)内弧面沿其轴向滑动连接有安装架(42)，安装架(42)对应工作台(2)顶面的一端安装有激光扫描器(43)；所述弧形旋转架(41)内腔设有与其匹配的导向带(44)，且弧形旋转架(41)内腔两端均转动连接有与导向带(44)传动配合的传动轮(45)，并且下方的传动轮(45)驱动连接有驱动电机(46)，以便于趋势导向带(44)内侧部由上至下移动，所述导向带(44)带面设有能够带动安装架(42)移动的拨动件(47)，以便于趋势安装架(42)沿弧形旋转架(41)内弧面由上至下移动；所述安装架(42)顶部与弧形旋转架(41)上端之间设有能够驱使安装架(42)复位的第一复位件(48)；
所述工作台(2)外缘部沿其周向匀设有多个齿牙(21)，所述导向带(44)带面沿其周向设有与所述齿牙(21)传动配合的斜齿(49)，以便于弧形旋转架(41)随同导向带(44)的转动而沿底座(1)圆周运动。
2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述工作台(2)台面沿其周向均匀间隔环设有至少三个沿其径向设置的滑槽，且滑槽内端部贯穿所述工作台(2)。
3.根据权利要求2所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述夹持机构(3)包括上下滑动连接于工作台(2)底部或底座(1)内侧的活动板(31)，所述活动板(31)外缘部对应所述工作台(2)中滑槽的位置设有拉紧带(32)，所述拉紧带(32)外端伸入该滑槽内，且设有沿该滑槽长度方向滑动连接于该滑槽的夹持架(33)；所述滑槽槽腔设有能够驱使夹持架(33)复位至该滑槽外端部的第二复位件(34)；
所述夹持机构(3)还包括能够驱动活动板(31)向下移动的驱动设备(35)。
4.根据权利要求3所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述夹持架(33)上端内侧部和/或外侧部设有弧形夹持部。
5.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述工作台(2)外缘部沿其周向设有环形滑道(22)，所述弧形旋转架(41)内侧设有滑动连接于环形滑道(22)的滑动件(410)。
6.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述斜齿(49)包括为沿导向带(44)周向设有导向带(44)带面的开口齿条，且开口齿条两端交错设置。
7.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述安装架(42)靠近弧形旋转架(41)的一端部两侧设有滑动部(421)，所述弧形旋转架(41)内侧部设有供滑动部(421)滑动的弧形滑道。
8.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述拨动件(47)包括两个沿导向带(44)宽度方向间隔设置的拨动片(471)，所述拨动片(471)内端设有弹簧座(472)，所述弹簧座(472)对应固接于所述导向带(44)。
9.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述第一复位件(48)为两端分别固定在弧形旋转架(41)内弧面上端部和安装架(42)顶面的弹簧。
10.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪，其特征在于：所述第一复位件(48)包括滑动连接于弧形旋转架(41)的滑块(481)和连接绳(482)，所述连接绳(482)一端连接于滑块(481)，另一端绕过弧形旋转架(41)顶部的线轮(483)，且连接于所述安装架(42)；其中，所述滑块(481)重量大于安装架(42)和激光扫描器(43)重量之和。
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2023
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| CN117803824B (zh) * | 2024-02-29 | 2024-05-03 | 成都纵横通达信息工程有限公司 | 基于z3d架站扫描仪器的样本分析处理装置 |
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