CN206618858U - 一种三维扫描装置 - Google Patents
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Abstract
一种三维扫描装置，由二维激光雷达（1）、旋转工作台（2）、电机（3）和支架（4）组成，旋转工作台（2）由上壳体（2‑1）、联轴器（2‑2）、蜗杆（2‑3）、蜗轮（2‑4）、连接轴（2‑5）、工作台（2‑6）和下壳体（2‑7）组成。本实用新型三维扫描装置以二维激光雷达加装旋转装置可以实现低成本的三维测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维扫描装置，尤其涉及一种采用二维激光雷达实现的三维扫描装置。
背景技术
激光雷达具有测距速度快、精度高、获取的测量信息直观等优点，在军事、航空和民用等领域得到了越来越广泛的应用。目前，激光雷达主要分为二维激光雷达和三维激光雷达两种。二维激光雷达只能在单一扫描平面上得到距离和角度信息，以极坐标的形式进行保存，而且把得到的数据经过后期处理还原成的图像也只是被扫描物体在激光雷达扫描平面上的二维轮廓图。而三维激光雷达可以在二维扫描的同时还能转动扫面平面，这样便可以直接扫描得到空间点的三维数据信息，并能更直观的反映被扫描物体的外形特征，因此在一些导航、工程测量等重要的领域具有更大应用价值。但是，三维激光雷达高昂的价格使其应用范围得到了限制，尤其在民用行业不能够得到普及。
近些年来，很多学者为了节约成本，对二维激光雷达进行了组合、改装以达到三维激光雷达的扫描效果。其主要分为三类：（1）两个或两个以上的二维激光雷达组合扫描；（2）单个二维激光雷达与CCD摄像机组合扫描；（3）单个二维激光雷达添加俯仰摆动扫描装置组合扫描。前两者在扫描之后的数据融合方面比较繁琐、复杂，并且在使用多个雷达和CCD摄像机时又额外增加了成本。而最后一类由于其俯仰角的限制，不能扫描大型的物体如卡车车斗等。因此，发明一种廉价、简单的三维扫描装置对于民用工业应用具有非常强的现实意义。
实用新型内容
为解决上述问题，本发明提供了一种使用单个二维激光雷达完成三维扫描的装置。该装置安装在被扫描物体的正上方，通过旋转二维激光雷达的扫面平面，完成对被测物体的扫描，实现三维扫描。
本发明的三维扫描装置由二维激光雷达1、旋转工作台2、电机3和支架4组成。旋转工作台2由上壳体2-1、联轴器2-2、蜗杆2-3、蜗轮2-4、连接轴2-5、工作台2-6和下壳体2-7组成。其中，联轴器2-2的一端连接电机3的输出轴，另一端连接蜗杆2-3。蜗杆2-3通过齿啮合和蜗轮2-4连接到一起形成蜗轮蜗杆副，蜗杆2-3的两端采用轴承支撑、端盖轴向定位。连接轴2-5的上端通过键与蜗轮2-4连接，连接轴2-5的下端与工作台2-6固联。连接轴2-5两端采用轴承支撑、端盖轴向定位。联轴器2-2、蜗杆2-3、蜗轮2-4、连接轴2-5、工作台2-6及轴承和端盖布置在上壳体2-1和下壳体2-7形成的空腔内部，上壳体2-1和下壳体2-7通过螺栓连接在一起。
二维激光雷达1通过螺栓安装在旋转工作台2的工作台2-6上，在旋转工作台2的侧面通过紧固螺栓安装有电机3，电机3的轴和蜗杆2-3通过联轴器2-2联接。旋转工作台2上壳体2-1上有盲孔，通过紧固螺栓安装在支架4上，并用螺钉将支架4安装在某一固定位置。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明结构简单、操作方便，便于维护，成本低，应用范围较广；
（2）整套装置只需要通过对旋转工作台旋转角度、方向的调整，便可使用二维激光雷达实现三维扫描，系统稳定可靠；
（3）扫描范围大，以二维激光雷达极限扫描距离为半径的圆周内，放置的物体都能被扫描出三维点云。
附图说明
图1是本发明三维扫描装置的总体结构图；
图2是本发明旋转工作台2的主视图；
图3是本发明旋转工作台2的俯视图。
具体实施方式
本发明的三维扫描装置是由二维激光雷达1、旋转工作台2、电机3和支架4组成。旋转工作台2由上壳体2-1、联轴器2-2、蜗杆2-3、蜗轮2-4、连接轴2-5、工作台2-6和下壳体2-7组成。其中，联轴器2-2的一端连接电机3的输出轴，另一端连接蜗杆2-3。蜗杆2-3通过齿啮合和蜗轮2-4连接到一起形成蜗轮蜗杆副，蜗杆2-3的两端采用轴承支撑、端盖轴向定位。连接轴2-5的上端通过键与蜗轮2-4连接，连接轴2-5的下端与工作台2-6固联。连接轴2-5两端采用轴承支撑、端盖轴向定位。联轴器2-2、蜗杆2-3、蜗轮2-4、连接轴2-5、工作台2-6及轴承和端盖布置在上壳体2-1和下壳体2-7形成的空腔内部，上壳体2-1和下壳体2-7通过螺栓连接在一起。
二维激光雷达1通过螺栓安装在旋转工作台2的工作台2-6上，在旋转工作台2的侧面通过紧固螺栓安装有电机3，电机3的轴和蜗杆2-3通过联轴器2-2联接。旋转工作台2上壳体2-1上有盲孔，通过紧固螺栓安装在支架4上，并用螺钉将支架4安装在某一固定位置。
将支架4固定安装，把被测物体放在二维激光雷达1的正下方，当该装置对被测物体进行扫描时，电机3工作，带动旋转工作台2中的联轴器2-2和蜗杆2-3转动。蜗杆2-3的转动带动与其啮合的蜗轮2-4转动，同时，转动被连接轴2-5传递到工作台2-6，使工作台2-6产生相应的转动。由于工作台2-6上用紧固螺栓安装有二维激光雷达1，因此工作台2-6的转动必然带动二维激光雷达1产生相应转动。根据安装后各部件之间的相对位置关系，可以知道二维激光雷达1的扫描平面垂直于工作台2-6，而工作台2-6水平安装且在水平面上以工作台2-6的圆心为中心做旋转运动，从而带动二维激光雷达1的扫描平面绕工作台2-6的圆心做圆周运动，这样就与三维激光雷达扫描原理相同，通过对扫描平面的转动，扫描得到被测物体的三维信息。如果要得到一个物体完整的三维数据，只需控制电机3带动工作台2-6旋转一周即可，此时二维激光雷达1的扫描平面也会相应的对被测物体扫描一周，这样被测物体完整的三维数据信息就被扫描得到。
Claims (1)
1.一种三维扫描装置，由二维激光雷达（1）、旋转工作台（2）、电机（3）和支架（4）组成，其特征在于：旋转工作台（2）由上壳体（2-1）、联轴器（2-2）、蜗杆（2-3）、蜗轮（2-4）、连接轴（2-5）、工作台（2-6）和下壳体（2-7）组成，其中，联轴器（2-2）的一端连接电机（3）的输出轴，另一端连接蜗杆（2-3），蜗杆（2-3）通过齿啮合和蜗轮（2-4）连接到一起形成蜗轮蜗杆副，蜗杆（2-3）的两端采用轴承支撑、端盖轴向定位，连接轴（2-5）的上端通过键与蜗轮（2-4）连接，连接轴（2-5）的下端与工作台（2-6）固联，连接轴（2-5）两端采用轴承支撑、端盖轴向定位，联轴器（2-2）、蜗杆（2-3）、蜗轮（2-4）、连接轴（2-5）、工作台（2-6）及轴承和端盖布置在上壳体（2-1）和下壳体（2-7）形成的空腔内部，上壳体（2-1）和下壳体（2-7）通过螺栓连接在一起，二维激光雷达（1）通过螺栓安装在旋转工作台（2）的工作台（2-6）上，在旋转工作台（2）的侧面通过紧固螺栓安装有电机（3），电机（3）的轴和蜗杆（2-3）通过联轴器（2-2）联接，旋转工作台（2）上壳体（2-1）上有盲孔，通过紧固螺栓安装在支架（4）上，并用螺钉将支架（4）安装在某一固定位置。
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108225272A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-06-29 | 安徽省贝斯泰检测科技有限公司 | 一种工作台水平性检测设备及其使用方法 |
| CN115494478A (zh) * | 2022-11-15 | 2022-12-20 | 杭州欧镭激光技术有限公司 | 一种激光雷达 |
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