CN209910703U - 扫描机构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种扫描机构，涉及图像处理技术领域，包括：数据采集模块和安装于数据采集模块的两侧的第一轴部和第二轴部；第二轴部形成有沿第二轴部的轴向延伸的通道，第一轴部用于与驱动机构连接，从而使数据采集模块旋转。本申请通过安装于数据采集模块两侧的第一轴部和第二轴部对数据采集模块进行支撑，有效地缩小了扫描机构的尺寸，从而降低了扫描机构的转动惯量，提高了采集数据的准确性并缩短了采集时间。

Description

扫描机构

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种扫描机构。

背景技术

现有技术中的扫描机构，常将数据采集模块固定在支架上，支架一端镶嵌一个轴承，轴承与轴承支板上的销钉连接，支架的另一端与空心轴电机直接连接，电机固定安装于电机法兰，电机法兰与轴承支板同时固定于金属机壳，然后于支架上安装一套壳体保护数据采集模块，组成完整的旋转扫描机构。

正因如此，现有技术中，因为支架的存在使得扫描机构体积较大，因此，转动惯量较大；并且电机端是直接与支架连接，对加工和装配均有较高要求，电机轴与支架配合很难保障二者完全同轴，而且为了保障扫描机构能正常工作需要选功率较大的电机。

也就是说，现有扫描机构在工作过程中易出现震动、噪音，采集数据(如图像与点云信息等)不够稳定，需要较长的采集时间。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种扫描机构，目的在于解决现有技术中的扫描机构因体积较大，导致转动惯量较大，在工作过程中不稳定，数据采集时间较长的技术问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

本申请实施例提供一种扫描机构，包括：

数据采集模块和安装于所述数据采集模块的两侧的第一轴部和第二轴部；

所述第二轴部形成有沿所述第二轴部的轴向延伸的通道，所述第一轴部用于与驱动机构连接，从而使所述数据采集模块旋转。

优选地，所述扫描机构还包括壳体，所述壳体安装于所述数据采集模块的外部，所述第一轴部和所述第二轴部分别形成于所述壳体的第一端和第二端，所述通道连接外界环境与所述壳体的内部，所述壳体能够与所述数据采集模块同步旋转；

所述扫描机构还包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板分别设置于所述壳体的两端，用于支撑所述第一轴部和所述第二轴部。

优选地，所述扫描机构还包括：第一轴承和第二轴承，所述第一轴部和所述第二轴部分别通过所述第一轴承和所述第二轴承能够旋转地安装于所述第一支撑板和所述第二支撑板。

优选地，所述第一轴部的末端的端面形成有与所述第一轴部同轴的安装孔，所述扫描机构还包括杆构件，所述杆构件的第一端插接于所述安装孔，所述杆构件的第二端与所述驱动机构连接。

优选地，所述驱动机构包括第一同步轮、第二同步轮、步进电机，以及连接所述第一同步轮和所述第二同步轮的齿形带；

所述第一同步轮与所述杆构件同轴并安装于所述杆构件的第二端，所述第二同步轮安装于所述步进电机，所述步进电机安装于所述第一支撑板，随着所述步进电机驱动所述第二同步轮，使得所述第一同步轮、所述第二同步轮和所述齿形带三者联动。

优选地，所述壳体包括彼此连接的多个壳部。

优选地，所述扫描机构还包括底板，所述第一支撑板、所述第二支撑板分别安装于所述底板的上端面的两侧。

优选地，所述底板形成有多个用于导通空气的通孔；所述底板还形成有平台安装孔，用于将所述扫描机构安装于工作平台。

优选地，所述扫描机构还包括滑环，所述滑环安装于所述第二轴部，所述滑环的第一端同与所述数据采集模块连接的输出线缆电连接，所述滑环的第二端与外接电缆电连接。

优选地，所述扫描机构还包括管构件，所述管构件插接于所述通道，所述滑环安装于所述管构件的内部。

本申请通过安装于数据采集模块两侧的第一轴部和第二轴部对数据采集模块进行支撑，有效地缩小了扫描机构的尺寸，从而降低了扫描机构的转动惯量，提高了采集数据的准确性并缩短了采集时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了扫描机构的爆炸图的示意图；

图2示出了扫描机构的装配图的示意图。

附图标记：

1-数据采集模块，2-壳体，21-第一壳部，211-第一轴部，212-第二轴部，22-第二壳部，3-杆构件，4-管构件，5-滑环，6-第一支撑板，61-第一轴承，7-第二支撑板，71-第二轴承，8-底板，9-驱动机构，91-第一同步轮，92-第二同步轮，93-齿形带，94-步进电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例一

本实施例提供的扫描机构，包括：数据采集模块、第一轴部、杆构件、第二轴部、第一支撑板、第二支撑板、底板和驱动机构，以下将具体描述上述部件之间的连接关系及工作原理。

第一轴部和第二轴部安装于数据采集模块的两侧，本实施例中，第一轴部与第二轴部可以同轴安装，以防止数据采集模块在旋转过程中出现偏心，从而导致扫描机构在工作过程中出现振动，影响扫描精度的情况发生。

此外，第一轴部和第二轴部的安装方式可以为，分别于第一轴部和第二轴部的靠近数据采集模块的一端形成一体成型的包覆部(例如通过注塑成型一次成型得到具有包覆部的第一轴部和第二轴部)，两包覆部分别套设于数据采集模块的两侧，将第一轴部和第二轴部分别固定安装于数据采集模块，使得三者能够同步旋转。

本实施例中，第一轴部、第二轴部可以分别通过第一轴承、第二轴承安装于第一支撑板、第二支撑板，使数据采集模块能够相对于两支撑板旋转。

在实施例中，第一支撑板和第二支撑板可以由金属材料形成，本实施例中，例如可以为铝合金材料，在保证支撑强度的同时减轻扫描机构的整体重量。第一支撑板的下端和第二支撑板的下端可以安装于底板，在本实施例中，为便于拆卸，该连接可以采用螺栓连接。底板也可以金属材料形成，保证扫描机构的整体强度。

此外，底板还形成有多个通孔，一方面进一步减轻扫描机构的整体重量，另一方面用于为扫描机构的工作提供透气环境，此外底板还可以形成有平台安装孔，用于将扫描机构安装于工作平台。

本实施例中，第一支撑板和第二支撑板上形成有第一孔部和第二孔部。第一轴承的外圈和第二轴承的外圈分别固定安装于第一孔部和第二孔部，该固定方式例如可以为过盈配合的方式，而第一轴承的内圈和第二轴承的内圈分别固定安装于第一轴部和第二轴部。

在本实施例中，考虑到塑料材料的第一轴部和第二轴部若分别与第一轴承的内圈和第二轴承的内圈以过盈配合的方式固定连接，长时间持续受到扭力，可能会出现配合松动或者损坏的情况，因此在本实施例中，第一轴承和第二轴承均可以采用外球面轴承，外球面轴承的内圈高出其外圈一部分，在该部分上开设内螺纹通孔，在两轴部也开设内螺纹孔，将两轴部分别插入至两轴承高出的内圈部分，并使两轴部的内螺纹孔分别与两高出的内圈部分的内螺纹通孔对应，通过无头螺丝连接对应的轴部和轴承内圈。

利用上述双轴承支撑第一轴部和第二轴部旋转，相对于单轴承支撑，能够更好地保证两轴部在旋转过程中的同轴度，从而防止旋转过程中数据采集模块出现偏心旋转的情况，进而提高数据采集模块旋转的稳定性，提高数据采集模块对于数据采集的准确性。

此外，第二轴部形成有贯穿其自身和其包覆部的通道，该通道与第二轴部呈同轴设置，与数据采集模块的输出端电连接的输出线缆沿上述通道导出，并与外接电缆电连接，从而实现对采集的数据进行输出。

在本实施例中，第一轴部的末端的端面还形成有安装孔，该安装孔与第一轴部呈同轴设置，杆构件的第一端可以插接于该安装孔内。在本实施例中，杆构件的材料可以金属材料形成，其第二端与驱动机构的第一同步轮固定连接，从而使第一同步轮可以带动第一轴部旋转，进而带动数据采集模块旋转。

此外，以杆构件将动力从驱动机构传递给第一轴部的目的在于，避免塑料材料的第一轴部直接与第一同步轮固定连接，在工作过程中持续受到扭力从而出现损坏，或者连接发生松动，使得扫描机构在工作过程中出现滑动，降低数据采集的准确性，也就是说，杆构件能够提高传动的准确性和可靠性。

在本实施例中，驱动机构还包括第二同步轮、齿形带和步进电机，以上描述中已经提到，第一同步轮与杆构件的第二端固定连接，具体地，例如，第一同步轮的轴心处形成有一安装通孔，杆构件的第二端可以与该安装通孔以过盈配合的方式固定连接，也可以通过于杆构件的第二端和安装通孔的内侧开设键槽，通过键连接实现固定连接。

第二同步轮与步进电机的输出轴也可以以上述方式固定连接，齿形带则套设于第一同步轮和第二同步轮的外侧，用以连接两同步轮，并且步进电机启动时，三者能够联动，采用同步轮和齿形带传动，传动比固定，使得调节扫描机构的旋转角度更为准确，进而提升了数据采集模块的数据采集精度。

并且，并不具体限定同步轮的传动比，使用者可以根据实际控制需要，采取不同的同步轮的传动比。例如，当所选的两同步轮的传动比大于1时，输出于杆构件的转矩将大于步进电机的输出轴的转矩，即可实现在输出轴转速一定时，利用小功率的步进电机带动较大负载的数据采集模块。

需要说明的是，两同步轮安装时保证一定平行度，并且齿形带安装时具有一定预紧力，从而避免同步轮在传动过程中出现“爬齿”现象，降低传动精度，从而影响扫描机构的数据采集准确性的情况。

利用以上描述的特征，下面将具体描述三维扫描仪的工作过程：

启动步进电机，步进电机带动第二同步轮旋转，第二同步轮通过齿形带带动第一同步轮旋转，从而使第一轴部、第二轴部和数据采集模块同步旋转，使数据采集模块开始扫描，并通过输出线缆将数据输出。

实施例二

参照图1和图2，基于实施例一，本实施例提供的扫描机构，包括：数据采集模块、壳体、杆构件、管构件、滑环、第一支撑板、第二支撑板、底板和驱动机构，以下将具体描述上述部件之间的连接关系及工作原理。

如图1和图2所示，壳体2安装于用于采集数据信息的数据采集模块1的外部。在本实施例中，数据采集模块1可以为三维传感器，也可以为彩色图像数据(RGB)采集传感器，或者其他类型的数据采集传感器，其数量可以为单个，也可以为多个传感器通过电连接的组合，也就是说，并不提限定数据采集模块1的具体类型和数量。

壳体2的形状，例如可以为筒状，对数据采集模块1起保护和支撑作用，即壳体2的内侧部形状与数据采集模块1相适配，即，只要壳体2能够有效地保护和支撑数据采集模块1，并不具体限制壳体2的形状。此外，壳体2的材料可以强度较高的塑料形成，例如PC塑料。

壳体2可以包括第一壳部21和第二壳部22。对于壳体2的安装方式，例如，在本实施例中可以将分别通过注塑成型工艺加工得到第一壳部21和第二壳部22固定拼接在数据采集模块1的外部，该固定方式可以是通过在第一壳部21或第二壳部22与另一者的连接处设置一体成型的卡扣，在第二壳部22或第一壳部21对应的位置设置一体成型的卡槽，通过卡扣与卡槽的卡接，固定连接第一壳部21和第二壳部22。此外，在本实施例中，也可以通过螺钉连接的方式来固定连接第一壳部21和第二壳部22。此外，在本实施例中，壳体2与数据采集模块1同步旋转。

在本实施例中，第一壳部21与第二壳部22可以沿壳体2的径向进行固定连接，然而，不限于此，例如第一壳部21和第二壳部22也可以成型为沿壳体2的轴向进行固定连接的两部分，也就是说，只要壳体能够通过固定连接并安装于数据采集模块1的外侧，并不具体限定其壳部之间的连接位置。同时，也可以根据所采用的数据采集模块1的形状，采用数量更多的壳部进行固定连接和安装，或直接采用一体成型的壳体2通过在壳体2的侧面设置开口部将数据采集模块1安装于壳体2中，因此，也并不具体限定壳体的具体数量，及壳体2是否完全封闭。

本实施例中，第一壳部21的第一端可以一体形成有第一轴部211，第二端可以一体形成有第二轴部212，并且第一轴部211、第二轴部212可以与壳体2同轴设置，以保证扫描机构在旋转过程中的稳定性，从而提高数据采集的准确性，第一轴部211、第二轴部212可以分别通过第一轴承61、第二轴承71安装于第一支撑板6、第二支撑板7，使壳体2及安装于壳体2内的数据采集模块1能够绕壳体2的轴线相对于两支撑板旋转。

在实施例中，第一支撑板6和第二支撑板7可以金属材料形成，本实施例中，例如可以为铝合金材料，在保证支撑强度的同时减轻扫描机构的整体重量。第一支撑板6的下端和第二支撑板7的下端可以固定安装于底板8，在本实施例中，为便于拆卸，该固定连接可以采用螺栓连接。底板8也可以金属材料形成，保证扫描机构的整体强度。

此外，底板8还形成有多个通孔，一方面进一步减轻扫描机构的整体重量，另一方面用于为扫描机构的工作提供透气环境，此外底板8还可以形成有平台安装孔，用于将扫描机构安装于工作平台。

本实施例中，第一支撑板6和第二支撑板7上形成有第一孔部和第二孔部。第一轴承61的外圈和第二轴承71的外圈分别固定安装于第一孔部和第二孔部，该固定方式例如可以为过盈配合的方式，而第一轴承61的内圈和第二轴承71的内圈分别固定安装于第一轴部211和第二轴部212。

在本实施例中，考虑到塑料材料的第一轴部211和第二轴部212若分别与第一轴承61的内圈和第二轴承71的内圈以过盈配合的方式固定连接，长时间持续受到扭力，可能会出现配合松动或者损坏的情况，因此在本实施例中，第一轴承61和第二轴承71均可以采用外球面轴承，外球面轴承的内圈高出其外圈一部分，在该部分上开设内螺纹通孔，在两轴部也开设内螺纹孔，将两轴部分别插入至两轴承高出的内圈部分，并使两轴部的内螺纹孔分别与两高出的内圈部分的内螺纹通孔对应，通过无头螺丝连接对应的轴部和轴承内圈。

利用上述双轴承支撑壳体2旋转，相对单轴承支撑，能够更好地保证第一轴部211和第二轴部212旋转过程中的同轴度，进而保证壳体2旋转的同轴度，防止壳体2出现偏心旋转的情况，从而提高壳体2旋转的稳定性，提高数据采集模块1对于数据采集的准确性。

此外，第二轴部212形成有贯穿其自身并连通壳体2的内部与外界环境的通道，该通道与第二轴部212同轴，管构件4可以插接于该通道，并且能够与第二轴部212同步旋转。滑环5则可以插接于管构件4内，其定子的第一端同与数据采集模块1的输出端电连接的输出线缆(图中未示出)电连接，其电刷与外接电缆(图中未示出)电连接，也就是说，当第二轴部212旋转时，管构件4同步旋转，而滑环5的转子也同步旋转，在保证输出线缆不旋转的情况下，将数据采集模块1的数据依次通过输出线缆、滑环5和外接电缆输出，以此防止扫描机构工作过程中出现输出线缆缠绕和外接线缆缠绕的情况出现。

在本实施例中，管构件4的材料可以金属材料形成，并且于其侧面可以形成有开口部，使其更易于安装和拆卸。其作用在于，避免了滑环5直接安装于第二轴部212通道内不易拆卸的情况，并且能够在不调整第二轴部212的轴向长度的情况下，通过安装不同长度的管构件4对应配合不同长度的输出线缆，增加了适用性。

在本实施例中，第一轴部211的末端的端面还形成有安装孔，该安装孔与第一轴部211同轴，杆构件3的第一端可以插接于该安装孔内。在本实施例中，杆构件3的材料可以金属材料形成，其第二端与驱动机构9的第一同步轮91固定连接，从而使第一同步轮91可以带动第一轴部211旋转，进而带动壳体2及其内部的数据采集模块1旋转。

此外，以杆构件3将动力从驱动机构9传递给壳体2的目的在于，避免塑料材料的第一轴部211直接与第一同步轮91固定连接，在工作过程中持续受到扭力从而损坏，或者连接发生松动，使得扫描机构在工作过程中出现滑动，降低数据采集的准确性，也就是说，杆构件3能够提高传动的准确性和可靠性。

在本实施例中，驱动机构9还包括第二同步轮92、齿形带93和步进电机94，以上描述中已经提到，第一同步轮91与杆构件3的第二端固定连接，具体地，例如，第一同步轮91的轴心处形成有一安装通孔，杆构件3的第二端可以与该安装通孔以过盈配合的方式固定连接，也可以通过于杆构件3的第二端和安装通孔的内侧开设键槽，通过键连接实现固定连接。

第二同步轮92与步进电机94的输出轴也可以以上述方式固定连接，齿形带93则套设于第一同步轮91和第二同步轮92的外侧，用以连接两同步轮，并且步进电机94启动时，三者能够联动，由于采用同步轮和齿形带93传动，传动比固定，从而使调节扫描机构的旋转角度更为准确，进而提升了数据采集模块1的数据采集精度。

并且，并不具体限定同步轮的传动比，使用者可以根据实际控制需要，采取不同的同步轮的传动比。例如，当所选的两同步轮的传动比大于1时，输出于杆构件3的转矩将大于步进电机94的输出轴的转矩，即可实现在输出轴转速一定时，利用小功率的步进电机94带动较大负载的数据采集模块1。

需要说明的是，两同步轮安装时保证一定平行度，并且齿形带93安装时具有一定预紧力，从而避免同步轮在传动过程中出现“爬齿”现象，降低传动精度，从而影响扫描机构的数据采集准确性的情况。

利用以上描述的特征，下面将具体描述三维扫描仪的工作过程：

启动步进电机94，步进电机94带动第二同步轮92旋转，第二同步轮92通过齿形带93带动第一同步轮91旋转，从而使壳体2及其内部的数据采集模块1旋转，使数据采集模块1开始扫描，并通过输出线缆和滑环5将数据输出。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种扫描机构，其特征在于，包括：数据采集模块和安装于所述数据采集模块的两侧的第一轴部和第二轴部；

所述第二轴部形成有沿所述第二轴部的轴向延伸的通道，所述第一轴部用于与驱动机构连接，从而使所述数据采集模块旋转。

2.根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括壳体，所述壳体安装于所述数据采集模块的外部，所述第一轴部和所述第二轴部分别形成于所述壳体的第一端和第二端，所述通道连接外界环境与所述壳体的内部，所述壳体能够与所述数据采集模块同步旋转；

所述扫描机构还包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板分别设置于所述壳体的两端，用于支撑所述第一轴部和所述第二轴部。

3.根据权利要求2所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括：第一轴承和第二轴承，所述第一轴部和所述第二轴部分别通过所述第一轴承和所述第二轴承能够旋转地安装于所述第一支撑板和所述第二支撑板。

4.根据权利要求2所述的扫描机构，其特征在于，所述第一轴部的末端的端面形成有与所述第一轴部同轴的安装孔，所述扫描机构还包括杆构件，所述杆构件的第一端插接于所述安装孔，所述杆构件的第二端与所述驱动机构连接。

5.根据权利要求4所述的扫描机构，其特征在于，所述驱动机构包括第一同步轮、第二同步轮、步进电机，以及连接所述第一同步轮和所述第二同步轮的齿形带；

所述第一同步轮与所述杆构件同轴并安装于所述杆构件的第二端，所述第二同步轮安装于所述步进电机，所述步进电机安装于所述第一支撑板，随着所述步进电机驱动所述第二同步轮，使得所述第一同步轮、所述第二同步轮和所述齿形带三者联动。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的扫描机构，其特征在于，所述壳体包括彼此连接的多个壳部。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括底板，所述第一支撑板、所述第二支撑板分别安装于所述底板的上端面的两侧。

8.根据权利要求7所述的扫描机构，其特征在于，所述底板形成有多个用于导通空气的通孔；所述底板还形成有平台安装孔，用于将所述扫描机构安装于工作平台。

9.根据权利要求1所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括滑环，所述滑环安装于所述第二轴部，所述滑环的第一端同与所述数据采集模块连接的输出线缆电连接，所述滑环的第二端与外接电缆电连接。

10.根据权利要求9所述的扫描机构，其特征在于，所述扫描机构还包括管构件，所述管构件插接于所述通道，所述滑环安装于所述管构件的内部。

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