CN207050677U - 一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于激光扫描技术领域，提供了一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，包括：三棱镜，三棱镜的中心轴线位置设置有一连接通孔；套设在三棱镜的连接通孔内，与三棱镜固定连接的棱镜轴，棱镜轴的一侧设置有一安装孔，棱镜轴的另一侧连接有一联轴器；通过安装孔，与棱镜轴固定连接，用于调整转动装置的当前工作参数的角度调节装置；以及与联轴器柔性连接的转动装置，用于驱动棱镜轴转动预设角度；角度调节装置包括，包括光栅以及用于读取光栅检测到的棱镜轴转动角度的读数装置，本实用新型，通过三棱镜旋转改变激光在俯仰方向发射的角度，从而实现三维激光扫描的俯仰结构在俯仰方向做扇形扫描，占用的空间较小，结构简单，易于实现。

Description

一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置

技术领域

本实用新型属于激光扫描技术领域，尤其涉及一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置。

背景技术

三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。

三维激光扫描技术通常需要配合三维激光扫描仪来实现扫描测距的功能。三维激光扫描仪通常包括可用于扫描垂直方向的装置和一驱动该装置水平转动的转动设备，以实现空间三维的扫描，现有的三维激光扫描仪中用来测量垂直方向上的目标物体的距离的光路一般均是旁轴光路设计，即，激光信号发射光轴与激光信号接收的光轴相互独立，一方面需要设计两个相互独立的光轴，占据的空间较大，另一方面，由于激光信号发射光轴与激光信号的接收光轴相互独立，因此，需要充分考虑激光发射信号经目标物体反射后，可以通过激光信后的光轴接收到，以实现测距，因此，其结构更为复杂，实现的难度也比较大。

因此，现有技术实现三维激光扫描时，存在占用空间大，结构复杂，实现难度大的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种，旨在解决通过现有技术进行激光扫描时，存在的占用空间大，结构复杂，实现难度较大的问题。

本实用新型实施例提供了一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，包括：

垂直扫描装置包括：三棱镜、棱镜轴、转动装置、联轴器以及角度调节装置；

所述三棱镜用于接收激光发射器发射的激光发射信号，并将所述激光发射信号反射给目标物体，所述三棱镜的中心轴线位置设置有一连接通孔；

所述棱镜轴套设在所述三棱镜的连接通孔内，与所述三棱镜固定连接，用于在所述转动装置的驱动下转动预设角度，所述棱镜轴的一侧设置有一安装孔，所述棱镜轴的另一侧连接有一所述联轴器；

所述角度调节装置通过所述安装孔，与所述棱镜轴固定连接，用于对所述转动装置的工作参数进行调整，以使所述棱镜轴根据预设角度进行转动；以及

所述转动装置与所述联轴器柔性连接，用于驱动所述棱镜轴转动预设角度；

所述角度调节装置包括，包括:

与所述棱镜轴固定连接，用于检测所述棱镜轴的转动角度的光栅；以及

设置在所述三维激光扫描设备的主体支架上，用于读取所述光栅检测到的所述棱镜轴的转动角度的读数装置。

优选的，所述角度调节装置还包括：

控制器，所述控制器与所述读数装置电连接，用于接收所述读数装置读取的棱镜轴的转动角度，当所述转动角度与预设角度不一致时，根据所述预设的转动角度调整所述转动装置的当前工作参数，以使所述转动装置根据调整后的工作参数运行。

优选的，所述角度调节装置还包括：

用于将所述光栅固定在所述棱镜轴上的光栅支座。

优选的，其特征在于，

所述光栅通过UV胶粘贴在所述光栅支座上。

优选的，所述棱镜轴为阶梯轴，所述阶梯轴的一侧根据横截面积从大到小排布，依次分为，一级台阶、二级台阶、三级台阶以及四级台阶。

优选的，其特征在于，所述棱镜轴上的二级台阶与轴承内圈过盈配合，所述轴承的外圈与所述三维激光扫描设备的主体支架固定连接，以将所述棱镜轴固定在所述三维激光扫描设备的主体支架上。

优选的，所述三棱镜包括第一底面以及第二底面，所述第一底面沿所述中心轴线的位置设置有第一沉孔，所述第二底面沿所述中心轴线的位置设置有第二沉孔，所述第一沉孔与所述第二沉孔用于与所述棱镜轴配合，以固定所述三棱镜的安装位置。

优选的，所述三棱镜的一侧底面上设置有4个螺纹孔，所述棱镜轴的一侧的一级台阶上设置有4个通孔，所述螺纹孔与所述通孔相对应，并通过限位部件穿过所述通孔与所述螺纹孔锁紧，以将所述三棱镜与所述棱镜轴固定连接。

优选的，所述光栅为玻璃圆光栅。

优选的，所述联轴器为膜片式联轴器。

本实用新型实施例中，提供一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，通过三棱镜接收激光发射装置发送的激光信号，并将该激光信号反射给目标物体，该三棱镜通过与棱镜轴固定连接，在棱镜轴的一侧通过联轴器与转动装置柔性连接，通过转动装置的驱动，带动棱镜轴转动，并且在棱镜轴的另一侧固定连接一角度调节装置，通过对棱镜轴的转动角度进行检测，当转动角度与预设角度不一致时，根据所述预设的转动角度调整所述转动装置的当前工作参数，以使所述转动装置根据调整后的工作参数运行，通过三棱镜旋转改变激光在俯仰方向发射的角度，从而实现三维激光扫描的俯仰结构在俯仰方向做扇形扫描，通过上述方式通过三棱镜与棱镜轴的配合实现在俯仰方向的激光扫描，结构简单，易实现，且激光信号的发送光轴与激光信号的接收光轴同轴，都是通过三棱镜的反射实现的，占用的空间较小，便于使用，可有效减少激光扫描仪的体积，便于携带，结构紧凑、设计合理，综合考虑到了动力供给、测速，工作稳定性等方面，使综合工作性能得到提升。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置的结构示意图；

图2出了本实用新型实施例提供的另一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置的模块示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，通过三棱镜接收激光发射装置发送的激光信号，并将该激光信号反射给目标物体，该三棱镜通过与棱镜轴固定连接，在棱镜轴的一侧通过联轴器与转动装置柔性连接，通过转动装置的驱动，带动棱镜轴转动，并且在棱镜轴的另一侧固定连接一光栅，该光栅通过光栅支座连接在棱镜轴上，通过对棱镜轴的转动角度进行检测，当转动角度与预设角度不一致时，根据所述预设的转动角度调整所述转动装置的当前工作参数，以使所述转动装置根据调整后的工作参数运行，

通过三棱镜旋转改变激光在俯仰方向发射的角度，从而实现三维激光扫描的俯仰结构在俯仰方向做扇形扫描，通过上述方式通过三棱镜与棱镜轴的配合实现在俯仰方向的激光扫描，结构简单，易实现，且激光信号的发送光轴与激光信号的接收光轴同轴，都是通过三棱镜的反射实现的，占用的空间较小，便于使用，可有效减少激光扫描仪的体积，便于携带，结构紧凑、设计合理，综合考虑到了动力供给、测速，工作稳定性等方面，使综合工作性能得到提升。

以下通过具体实施例对本实用新型实施例进行详细描述

参见图1，图2，图3，本实用新型的实施例提供了一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，包括：三棱镜10、棱镜轴20、转动装置50、联轴器30以及角度调节装置40，三棱镜10用于接收激光发射器发射的激光发射信号，并将该激光发射信号反射给目标物体，三棱镜10的中心轴线位置设置有一连接通孔；棱镜轴20套设在该三棱镜10的连接通孔内，与三棱镜10固定连接，用于在转动装置50的驱动下转动预设角度，该棱镜轴20的一侧设置有一安装孔，棱镜轴20的另一侧连接有一联轴器30；角度调节装置40通过安装孔，与棱镜轴20固定连接，用于调整转动装置50的当前工作参数，以使棱镜轴20根据预设角度进行转动；以及转动装置50与联轴器30柔性连接，用于驱动该棱镜轴20转动预设角度；

角度调节装置40包括:

与棱镜轴20固定连接，用于检测棱镜轴20的转动角度的光栅41；以及设置在三维激光扫描设备的主体支架上，用于读取光栅41检测到的棱镜轴20的转动角度的读数装置42。

通过三棱镜旋转改变激光在俯仰方向发射的角度，从而实现基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置在俯仰方向做扇形扫描，通过三棱镜与棱镜轴的配合实现在俯仰方向的激光扫描，结构简单，易实现，且激光信号的发送光轴与激光信号的接收光轴同轴，都是通过三棱镜的反射实现的，占用的空间较小，便于使用，可有效减少激光扫描仪的体积，便于携带，结构紧凑、设计合理，综合考虑到了动力供给、测速，工作稳定性等方面，使综合工作性能得到提升。

在本实用新型实施例中，预设角度为具体的角度值，或者角度范围，比如，90度，180度，或者0度-90度，0度-180度等，具体可根据实际情况进行设置，本实用新型不做限定。

本实用新型的实施例中，三棱镜为玻璃三棱镜或者金属三棱镜，使用玻璃三棱镜可以使激光信号反射的效果更好，提高反射率，使用金属三棱镜可以降低安装过程中发生的损伤，减小装配难度，具体可以根据实际需求选择对应的三棱镜，本实用新型实施例不做限定。

在本实用新型的实施例中，参见图2，调节装置40还包括：控制器43，用于接收棱镜轴20的转动角度，当该转动角度与预设角度不一致时，根据预设的转动角度调整转动装置50的当前工作参数，以使转动装置50根据调整后的工作参数运行。

具体的，将光栅41设置在棱镜轴20上，根据棱镜轴20的转动而转动，读数装置42的位置固定不动，由于光栅41上设置有密集等间距平行的刻线，因此当光栅41相对读数装置42运动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅41的相对运动速度移动，读数装置42根据光电转换，读取到光栅41转动的角度信息，该角度信息也为棱镜轴20的转动角度信息，读数装置42将该转动角度信息传输给控制器43，并通过控制器43根据该转动角度控制转动装置的工作状态，当转动角度与预设角度不一致时，根据预设的转动角度调整该转动装置50的当前工作参数，以使转动装置50根据调整后的工作参数运行。

在本实用新型实施例中，通过光栅41检测棱镜轴20的转动角度，结构简单，成本较低，且精度更高，便于使用。

在本实用新型的实施例中，转动装置50可为电机，电机的转动轴通过联轴器30与棱镜轴20连接，当接通电源时，电机工作，转动轴转动，带动棱镜轴20转动，进而使三棱镜在俯仰方向转动，改变激光信号的发射角度，从而实现三维激光扫描的垂直扫描装置在俯仰方向做扇形扫描。

在本实用新型实施例中，控制器43可为电机控制器，是通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的方向，速度，角度，响应时间进行工作。使得电机应用范围更为广泛，输出效率更高，噪音更小。

在本实用新型的一个实施例中，参见图3，电机与控制器43电连接，通过控制器43的控制，调整电机工作运行状态，以使棱镜轴转动预设的角度。

在本实用新型的一个实施例中，角度调节装置还包括：用于将光栅41固定在棱镜轴20上的光栅支座44，该光栅支座44可设置一容纳孔，棱镜轴20设置有安装孔21的一侧的端部套设在该容纳孔内部，通过紧固部件穿过该光栅支座44与该安装孔21固定连接，将光栅支座44固定在棱镜轴20上，结构简单，易于操作。

其中，安装孔21可为螺纹孔，该紧固部件可为螺钉。

在本实用新型的一个实施例中，光栅41可通过UV胶粘贴在光栅支座44，UV胶具有对空气环境无污染，固化速度快，且经济成本低的功能，直接通过UV胶将光栅41粘贴在光栅支座44上，结构简单，降低了整体的制作工艺，节约了成本。

在本实用新型的一个实施例中，光栅41还可以通过其他的方式固定在光栅支座44上，比如，螺纹连接，具体可根据实际情况进行设置，本实用新型不做限定。

在本实用新型的一个实施例中，棱镜轴20可为阶梯轴，所述阶梯轴的一侧根据横截面积从大到小排布，依次分为，一级台阶、二级台阶、三级台阶以及四级台阶。该阶梯轴的另一侧也可依次分布一级台阶、二级台阶、三级台阶以及四级台阶，通过使用阶梯式的棱镜轴20，可以使棱镜轴20套设在三棱镜10的中心通孔11中时，可以更好的与三棱镜10配合，定位，以实现与三棱镜的固定连接。

在本实用新型的实施例中，三棱镜10包括第一底面以及第二底面，第一底面沿中心轴线的位置设置有第一沉孔，第二底面沿中心轴线的位置设置有第二沉孔，第一沉孔与第二沉孔用于与棱镜轴20配合，以固定三棱镜10的安装位置。具体的，第一沉孔与阶梯轴一侧的一级台阶相配合，第二沉孔与阶梯轴另一侧的一级台阶相配合，且，在三棱镜10的一侧底面上设置有4个螺纹孔，棱镜轴20的一侧的一级台阶上设置有4个通孔，螺纹孔与通孔相对应，并通过限位部件穿过通孔与螺纹孔锁紧，以限制棱镜轴的位置，并将三棱镜与棱镜轴固定连接。

其中限位部件可为螺钉与螺母。

在本实用新型的实施例中，参见图1，棱镜轴20上的两侧的二级台阶分别与一个轴承60的内圈过盈配合，轴承60的外圈与三维激光扫描设备的主体支架固定连接，以将棱镜轴20固定在三维激光扫描设备的主体支架上。

其中，该轴承60可为深沟球轴承，适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。

在本实用新型的实施例中，光栅41可为玻璃圆光栅，主要是检测角位移的玻璃圆光栅，和一般的角度传感器相比精度高、灵敏度大、质量轻等特点，并且通过采用光栅对棱镜轴的转动角度进行检测，结构简单，成本低，使用更为方便。

在本实用新型实施例中，联轴器30为膜片式联轴器。不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造较方便。

其中，联轴器还可以为齿式联轴器。

本实用新型实施例中，提供一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，通过三棱镜接收激光发射装置发送的激光信号，并将该激光信号反射给目标物体，该三棱镜通过与棱镜轴固定连接，在棱镜轴的一侧通过联轴器与转动装置柔性连接，通过转动装置的驱动，带动棱镜轴转动，并且在棱镜轴的另一侧固定连接一角度调节装置，通过对棱镜轴的转动角度进行检测，当转动角度与预设角度不一致时，根据所述预设的转动角度调整所述转动装置的当前工作参数，以使所述转动装置根据调整后的工作参数运行，通过三棱镜旋转改变激光在俯仰方向发射的角度，从而实现三维激光扫描的俯仰结构在俯仰方向做扇形扫描，通过上述方式通过三棱镜与棱镜轴的配合实现在俯仰方向的激光扫描，结构简单，易实现，且激光信号的发送光轴与激光信号的接收光轴同轴，都是通过三棱镜的反射实现的，占用的空间较小，便于使用，可有效减少激光扫描仪的体积，便于携带，结构紧凑、设计合理，综合考虑到了动力供给、测速，工作稳定性等方面，使综合工作性能得到提升。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，应用于三维激光扫描设备，其特征在于，所述垂直扫描装置包括：三棱镜、棱镜轴、转动装置、联轴器以及角度调节装置；

所述三棱镜用于接收激光发射器发射的激光发射信号，并将所述激光发射信号反射给目标物体，所述三棱镜的中心轴线位置设置有一连接通孔；

所述棱镜轴套设在所述三棱镜的连接通孔内，与所述三棱镜固定连接，用于在所述转动装置的驱动下转动预设角度，所述棱镜轴的一侧设置有一安装孔，所述棱镜轴的另一侧连接有一所述联轴器；

所述角度调节装置通过所述安装孔，与所述棱镜轴固定连接，用于对所述转动装置的工作参数进行调整，以使所述棱镜轴根据预设角度进行转动；

所述转动装置与所述联轴器柔性连接，用于驱动所述棱镜轴转动预设角度；

所述角度调节装置包括:

与所述棱镜轴固定连接，用于检测所述棱镜轴的转动角度的光栅；以及

设置在所述三维激光扫描设备的主体支架上，用于读取所述光栅检测到的所述棱镜轴的转动角度的读数装置。

2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述角度调节装置还包括：

用于将所述光栅固定在所述棱镜轴上的光栅支座。

3.如权利要求2所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，

所述光栅通过UV胶粘贴在所述光栅支座上。

4.权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述棱镜轴为阶梯轴，所述阶梯轴的一侧根据横截面积从大到小排布，依次分为，一级台阶、二级台阶、三级台阶以及四级台阶。

5.如权利要求4所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在 于，所述棱镜轴上的二级台阶与轴承内圈过盈配合，所述轴承的外圈与所述三维激光扫描设备的主体支架固定连接，以将所述棱镜轴固定在所述三维激光扫描设备的主体支架上。

6.如权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述三棱镜包括第一底面以及第二底面，所述第一底面沿所述中心轴线的位置设置有第一沉孔，所述第二底面沿所述中心轴线的位置设置有第二沉孔，所述第一沉孔与所述第二沉孔用于与所述棱镜轴配合，以固定所述三棱镜的安装位置。

7.如权利要求4所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述三棱镜的一侧底面上设置有4个螺纹孔，所述棱镜轴的一侧的一级台阶上设置有4个通孔，所述螺纹孔与所述通孔相对应，并通过限位部件穿过所述通孔与所述螺纹孔锁紧，以将所述三棱镜与所述棱镜轴固定连接。

8.如权利要求3所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述光栅为玻璃圆光栅。

9.如权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的垂直扫描装置，其特征在于，所述联轴器为膜片式联轴器。