CN205716285U - 三维电动扫描云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维电动扫描云台，其特征在于，包括直杆、电动伸缩机构、支撑平台、左右旋转单元、上下旋转单元、360度旋转单元及固定机构。本实用新型提供了一种能够搭载拍摄设备，安装方便、拍摄快捷、运行稳定的，并且能够满足拍摄角度要求的辅助设备，把拍摄和扫描设备搭载在本实用新型提供的设备上就能够方便快捷地对它们进行准确定位，节省大量时间资源，大大提高三维重建工作中的数据采集效率。

Description

三维电动扫描云台

技术领域

本实用新型涉及一种辅助拍摄设备，可用于三维扫描重建等领域中。

背景技术

三维拍摄架是三维重建系统的重要硬件组成部分，质量、性能的优劣直接影响到三维重建的效率，其设计安装工艺尤为重要。三维重建中最关键的一个过程就是三维的数据采集，而拍摄采集数据的效率和精度就极大地影响着重建的进程和质量。

传统的拍摄辅助设备，一般为三角架支承或T型架结构，应用拍摄的角度和高度都需要手动调节，这样对于定位的精度就很难把握，实际数据采集效率较低。而且传统拍摄辅助设备搭载设备的负载和动作自由度也很有限。用传统的拍摄辅助设备去完成对较大物体的拍摄以及针对同一物体从不同角度进行大量拍摄时就很繁琐，耗费大量人力和时间，从而影响工作进度。并且对于大型不可移动的物体使用普通的拍摄架根本无法完成三维重建。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提高三维重建时，数据采集的精度及效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种三维电动扫描云台，其特征在于，包括直杆、电动伸缩机构、支撑平台、左右旋转单元、上下旋转单元、360度旋转单元及固定机构；直杆穿入支撑平台内，直杆与电动伸缩机构的输出轴固定连接，由电动伸缩机构带动直杆伸缩，上下旋转单元固定在直杆的端部，上下旋转单元还与左右旋转单元连接固定，360度旋转单元的一端与上下旋转单元固定连接，另一端与固定机构固定连接；

由电动伸缩机构带动左右旋转单元、上下旋转单元、360度旋转单元及固定机构伸缩；

由左右旋转单元带动上下旋转单元、360度旋转单元及固定机构在水平平面内左右摆动；

由上下旋转单元带动360度旋转单元及固定机构在竖直平面内上下摆动；

由360度旋转单元带动固定机构及固定在固定机构上的外设绕设定轴线在竖直平面内360度旋转。

优选地，所述支撑平台包括支撑滚筒，在支撑滚筒的两侧各设有一块侧盖，直杆中部穿设于支撑滚筒内，轴承座通过紧固螺钉固定在支撑滚筒内，在轴承座上固定有至少3组轴承组，所有轴承组沿直杆的周向布置，每个轴承组包括至少一个轴承，轴承穿设在轴上，轴承的外圆周面与直杆的外圆周面相接触，每根轴的两侧各设有一根紧固螺钉，通过旋紧紧固螺钉来压紧对应的轴，使得轴上的轴承更紧贴直杆。

优选地，所述左右旋转单元包括上压板及下压板，在上压板与下压板之间设有可绕自身轴线自由转动的转台，所述上下旋转单元与转台的端面连接固定。

优选地，所述上下旋转单元包括设于壳体内的电机一，电机一驱动蜗轮-蜗杆机构一，在蜗轮-蜗杆机构一的输出轴上设有行星齿轮机构，行星齿轮机构设于右侧盖的一端，由行星齿轮机构带动右侧盖绕蜗轮-蜗杆机构一的输出轴在竖直平面内上下摆动，在右侧盖的对侧设有左侧盖，左侧盖的一端设有轴承座，所述360度旋转单元与右侧盖的另一端及左侧盖的另一端固定连接，使得右侧盖在行星齿轮机构带动下在竖直平面内上下摆动同时，左侧盖及所述360度旋转单元同步上下摆动。

优选地，在所述壳体上面向所述左侧盖一侧的侧壁上设有位置不同的两个限位块，在所述左侧盖上设有限位开关，当所述左侧盖在竖直平面内上下摆动至两个极限位置时，限位开关分别被相应的限位块触发。

优选地，所述360度旋转单元包括电机二，电机二经由齿轮传动机构驱动蜗轮-蜗杆机构二，由蜗轮-蜗杆机构二带动与蜗轮-蜗杆机构二中的蜗轮同轴的旋转头绕旋转头的中轴线在竖直平面内360度旋转，所述固定机构固定在旋转头上。

优选地，所述固定机构包括相互抱合的抱块一及抱块二，抱块一固定在所述旋转头上，抱块一及抱块二抱合后夹紧横杆，外设固定在横杆上。

本实用新型提供了一种能够搭载拍摄设备，安装方便、拍摄快捷、运行稳定的，并且能够满足拍摄角度要求的辅助设备，把拍摄和扫描设备搭载在本实用新型提供的设备上就能够方便快捷地对它们进行准确定位，节省大量时间资源，大大提高三维重建工作中的数据采集效率。

附图说明

图1为三维电动扫描云台的结构示意图；

图2为三维电动扫描云台的部分结构示意图；

图3为三维电动扫描云台中360°旋转单元结构示意图；

图4为三维电动扫描云台上下扫扫描单元结构示意；

图5为三维电动扫描云台上下扫扫描单元电机与蜗杆连接示意图；

图6为三维电动扫描云台旋转子单元拼接后效果图；

图7为三维电动扫描云台的限位装置示意图；

图8为三维电动扫描云台左右旋转单元结构示意图；

图9为三维电动扫描云台中支撑平台的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型提供的一种三维电动扫描云台主要包括直杆7、电动伸缩机构9、支撑平台8、左右旋转单元1、上下旋转单元2、360度旋转单元3及固定机构，其结构示意图见图1及图2。

结合图9，支撑平台8中有一正六边形的直杆7从中穿过，直杆7被电动伸缩机构9带动做水平移动。为了保证直杆7移动时的流畅性，支撑平台8采用了三面双轴承支撑结构，并且松紧程度可手动调节。支撑平台8包括支撑滚筒8-1，在支撑滚筒8-1的两侧各设有一块侧盖8-2。沿轴承座8-3的周向布置有3个缺口，每个缺口内固定有1组轴承组。每个轴承组包括一对轴承8-5，轴承8-5套在轴8-6上，然后轴8-6和轴承8-5一起放进轴承座8-3上相应缺口里。所有轴承组均专配完毕后，再用紧固螺钉8-4将轴承座8-3固定在支撑滚筒8-1内，防止轴承座8-3滑出。此时，所有轴承组沿直杆7的周向布置，且轴承8-5的外圆周面与直杆7的外圆周面相接触。在每根轴8-6的两侧各设有一根紧固螺钉8-4。紧固螺钉8-4有一段梯形圆台，当旋紧紧固螺钉8-4时，梯形圆台的梯形斜面会压紧相应的轴8-6进而把轴8-6和其上的轴承8-5往里推，最终压紧直杆7。反之就会放松对直杆7的压紧作用力。这样可以实现对直杆7水平移动的松紧手感的调节。

固定机构包括相互抱合的抱块一4及抱块二5，抱块一4及抱块二5用螺栓连接锁住横杆6，再把抱块一4固定在旋转头3-2上，旋转头3-2的转动就会带动横杆6的转动。横杆6是用来直接搭载拍摄设备比如相机10、扫描仪11等等，并且可以同时搭载多台设备，具体的搭载方法可根据需要自行组合。

360度旋转单元3是指旋转头3-2可以正反方向旋转任意角度，其结构如图2所示。工作原理为：电机二3-1带动电机轴3-3转动，再通过齿轮二3-4和齿轮一3-5传动带动设于蜗杆轴3-8上的蜗杆及蜗轮3-6传动。蜗轮3-6与蜗轮轴3-7、旋转头3-2与蜗轮轴3-7连接方式为均通过键及键槽3-9连接，这样旋转头3-2会随着电机二3-1正反转相对应转动而没有角度限制。其安装方式为：通过上外壳3-10、下外壳3-11和轴承固定蜗杆轴3-8的轴向运动以及蜗轮3-6除了转动以外的其他方向的运动。轴承座3-12通过螺栓与外壳连接。旋转头3-2和蜗轮轴3-7配合后，用螺母紧固旋转头3-2，防止其松动导致传动失效。在安装过程中注入润滑脂，使齿轮、蜗轮、蜗杆运行中减少磨损。

上下旋转单元2与360度旋转单元3连接后可实现配合移动定位，其运动包括两个方面——蜗轮蜗杆传动和限位开关刹车。结合图3，其工作原理为：蜗轮2-8及主动齿轮2-10同轴安装在蜗轮轴2-9上，蜗轮2-8与蜗轮轴2-9之间以及主动齿轮10和蜗轮轴9之间均采用键连接。电机一2-1(设于壳体2-5及上外壳2-15内)通过联轴器2-11与蜗杆2-12相连，蜗杆2-12与蜗轮2-8相配合。电机一2-1启动后，经蜗杆2-12、蜗轮2-8以及键传动，主动齿轮2-10会随之转动。主动齿轮2-10和三个从动齿轮2-13啮合，三个从动齿轮2-13又与内齿圈2-14啮合，最后把内齿圈2-14和右侧盖2-2通过六个M5螺栓连接，这样右侧盖2-2就会随电机一2-1转动而转动，经蜗轮蜗杆以及齿轮减速后定位精度提高。而右侧盖2-2和对侧的左侧盖2-3同时又与360度旋转单元2-3的外壳连接，连接后的结构如图5所示。连接完成后，右侧盖2-2的转动会带动360度旋转单元2-3以及左侧盖2-3(内设有轴承座2-4)旋转，这样旋转头3-2就能实现自身旋转和上下旋转。但为了保护装置使用中操作不当造成损坏，需要对装置上下旋转角度进行限制，限位结构如图6所示，在旋转的两个极限位置设有两个限位块2-6，配合限位开关2-7，当旋转到一定角度时，限位块2-6会触发其中一个限位开关2-7，转动停止，但不影响反向转动。

在安装过程中应注意润滑蜗轮蜗杆以及齿轮以减少磨损。该装置电路最后汇入控制箱通过手控器来操控各电机正反转。

上下旋转单元2与左右旋转单元1连接固定。结合图7，左右旋转单元1包括扫描头抱箍1-5、上压板1-1、转台1-3、下压板1-2和与直杆7配合的六边形杆抱块1-4。六边形杆抱块1-4通过螺纹与下压板1-2固定在一起。转台1-3通过螺纹与扫描头抱箍1-5连接。转台1-3与上压板1-1有45°接触面。上压板1-1两端有通孔，下压板1-2两端有螺纹孔。当用手拧螺丝拧紧上压板1-1和下压板1-2时，上压板1-1的斜面会压紧转台1-3，扫描云台即被锁止。反之，扫描头抱箍1-5可以水平旋转，从而实现扫描云台的水平角度的调整。

三维拍摄扫描器材可以搭载在本实用新型提供的设备上进行拍摄采集工作，极大地提高了工作效率和精度。

Claims (7)

1.一种三维电动扫描云台，其特征在于，包括直杆(7)、电动伸缩机构(9)、支撑平台(8)、左右旋转单元(1)、上下旋转单元(2)、360度旋转单元(3)及固定机构；直杆(7)穿入支撑平台(8)内，直杆(7)与电动伸缩机构(9)的输出轴固定连接，由电动伸缩机构(9)带动直杆(7)伸缩，上下旋转单元(2)固定在直杆(7)的端部，上下旋转单元(2)还与左右旋转单元(1)连接固定，360度旋转单元(3)的一端与上下旋转单元(2)固定连接，另一端与固定机构固定连接；

由电动伸缩机构(9)带动左右旋转单元(1)、上下旋转单元(2)、360度旋转单元(3)及固定机构伸缩；

由左右旋转单元(1)带动上下旋转单元(2)、360度旋转单元(3)及固定机构在水平平面内左右摆动；

由上下旋转单元(2)带动360度旋转单元(3)及固定机构在竖直平面内上下摆动；

由360度旋转单元(3)带动固定机构及固定在固定机构上的外设绕设定轴线在竖直平面内360度旋转。

2.如权利要求1所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，所述支撑平台(8)包括支撑滚筒(8-1)，在支撑滚筒(8-1)的两侧各设有一块侧盖(8-2)，直杆(7)中部穿设于支撑滚筒(8-1)内，轴承座(8-3)通过紧固螺钉(8-4)固定在支撑滚筒(8-1)内，在轴承座(8-3)上固定有至少3组轴承组，所有轴承组沿直杆(7)的周向布置，每个轴承组包括至少一个轴承(8-5)，轴承(8-5)穿设在轴(8-6)上，轴承(8-5)的外圆周面与直杆(7)的外圆周面相接触，每根轴(8-6)的两侧各设有一根紧固螺钉(8-4)，通过旋紧紧固螺钉(8-4)来压紧对应的轴(8-6)，使得轴(8-6)上的轴承(8-5)更紧贴直杆(7)。

3.如权利要求1所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，所述左右旋转单元(1)包括上压板(1-1)及下压板(1-2)，在上压板(1-1)与下压板(1-2)之间设有可绕自身轴线自由转动的转台(1-3)，所述上下旋转单元(2)与转台(1-3)的端面连接固定。

4.如权利要求1所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，所述上下旋转单元(2)包括设于壳体(2-5)内的电机一(2-1)，电机一(2-1)驱动蜗轮-蜗杆机构一，在蜗轮-蜗杆机构一的输出轴上设有行星齿轮机构，行星齿轮机构设于右侧盖(2-2)的一端，由行星齿轮机构带动右侧盖(2-2)绕蜗轮-蜗杆机构一的输出轴在竖直平面内上下摆动，在右侧盖(2-2)的对侧设有左侧盖(2-3)，左侧盖(2-3)的一端设有轴承座(2-4)，所述360度旋转单元(2-3)与右侧盖(2-2)的另一端及左侧盖(2-3)的另一端固定连接，使得右侧盖(2-2)在行星齿轮机构带动下在竖直平面内上下摆动同时，左侧盖(2-3)及所述360度旋转单元(2-3)同步上下摆动。

5.如权利要求3所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，在所述壳体(2-5)上面向所述左侧盖(2-3)一侧的侧壁上设有位置不同的两个限位块(2-6)，在所述左侧盖(2-3)上设有限位开关(2-7)，当所述左侧盖(2-3)在竖直平面内上下摆动至两个极限位置时，限位开关(2-7)分别被相应的限位块(2-6)触发。

6.如权利要求1所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，所述360度旋转单元(3)包括电机四(3-1)，电机四(3-1)经由齿轮传动机构驱动蜗轮-蜗杆机构二，由蜗轮-蜗杆机构二带动与蜗轮-蜗杆机构二中的蜗轮同轴的旋转头(3-2)绕旋转头(3-2)的中轴线在竖直平面内360度旋转，所述固定机构固定在旋转头(3-2)上。

7.如权利要求5所述的一种三维电动扫描云台，其特征在于，所述固定机构包括相互抱合的抱块一(4)及抱块二(5)，抱块一(4)固定在所述旋转头(3-2)上，抱块一(4)及抱块二(5)抱合后夹紧横杆(6)，外设固定在横杆(6)上。