CN213067474U - 一种三维扫描仪的相机模块调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维扫描仪的相机模块调节装置，包括俯仰调节装置，相机模块安装于俯仰调节装置内且与俯仰调节装置活动连接，用于实现相机模块的俯仰角度调节；旋转调节装置，顶端与俯仰调节装置连接，俯仰调节装置用于带动俯仰调节装置及相机模块以竖直方向为中心进行旋转；水平移动装置，与旋转调节装置的底端连接，用于带动旋转调节装置进行水平方向的位移；第一驱动装置，与旋转调节装置相连，用于驱动旋转调节装置进行旋转；第二驱动装置，与水平移动装置相连，第二驱动装置用于驱动水平移动装置进行平移。本实用新型的调节装置有效地解决了传统三维扫描仪的测量范围调节困难的问题，显著提升相机模块的调节效率和稳定性。

Description

一种三维扫描仪的相机模块调节装置

技术领域

本实用新型涉及扫描仪调节装置技术领域，尤其涉及一种三维扫描仪的相机模块调节装置。

背景技术

三维扫描仪大多基于结构光视觉原理，通过结构光发射器产生均匀、竖直的光栅条纹，照射到物体表面并移动时，由于物体表面的曲率差异性，将改变光栅条纹的形状特征，同时工业相机实时采集光栅条纹的图像变化，算法模块对采集到的图像进行解码和相位计算实现像元匹配，再利用三角测量原理解算出配对像元的三维坐标,形成稠密的点云数据。

为了采集更大幅面的编码光栅图像，提升结构光三维扫描仪的有效测量范围，在出厂前严格调试相机模块的视场方位，从而保证发射器和工业相机的视场中心处于同一个位置。但在实际使用过程中因测量范围变化或内部构件松动，拆除三维扫描仪外壳、调整相机模块方位并校准测量系统的硬件参数，其过程存在技术专业性强、操作步骤繁琐、内部风道的密封性被破坏和设备视场中心不重合等问题。

目前现有技术中虽然也存在一些实现调节的装置，但是仍存在调节效果不佳的问题，如申请号为201821301687.2的“一种三维扫描仪相机模块角度调节装置”专利申请，该专利公开了一种三维扫描仪相机模块角度调节装置，根据扫描仪的角度需要调节第一螺栓在弧形通孔内的位置，进而调整相机镜头的方向，保证光栅投射装置投射范围的中心与相机接收影像范围的中心处于同一水平线上。该装置虽然通过2个螺栓完成相机模块的俯仰角度调整，但仍存在三维扫描仪的左右相机夹角与间距不能调整的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种三维扫描仪的相机模块调节装置，可同时实现相机的俯仰角度、水平位置及旋转角度的调节，有效地解决了传统三维扫描仪的测量范围调节困难的问题，显著提升相机模块的调节效率和稳定性。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种三维扫描仪的相机模块调节装置，包括：

俯仰调节装置，相机模块安装于俯仰调节装置内且与俯仰调节装置活动连接，所述俯仰调节装置用于实现相机模块的俯仰角度调节；旋转调节装置，旋转调节装置的顶端与俯仰调节装置连接，所述俯仰调节装置用于带动俯仰调节装置及相机模块以竖直方向为中心进行旋转；水平移动装置，与旋转调节装置的底端连接，所述水平移动装置用于带动旋转调节装置进行水平方向的位移；第一驱动装置，与旋转调节装置相连，所述第一驱动装置用于驱动旋转调节装置进行旋转；第二驱动装置，与水平移动装置相连，所述第二驱动装置用于水平移动装置进行平移；则在本实用新型的调节装置中，可分别通过第一驱动装置及第二驱动装置实现相机模块在旋转角度及水平位置上的自动调节，同时，通过俯仰调节装置还可实现相机模块的俯仰角度调节，可有效降低三维扫描仪的相机模块的调节难度。

进一步地，所述俯仰调节装置包括相机安装板，在所述相机安装板的两侧开设有第一弧形条孔，所述第一弧形条孔内安装有第一调节螺栓，所述第一调节螺栓可在第一弧形条孔内滑动，相机模块通过所述第一调节螺栓与相机安装板活动连接，则当需要调节相机模块俯仰角度时，则直接转动相机模块，并在转动到合适的位置时，拧紧第一调节螺栓从而将相机模块固定在相机安装板内。

进一步地，所述旋转调节装置包括上转板、下转板、第二调节螺栓，在所述上转板上开设有若干第二弧形条孔，所述第二调节螺栓安装于第二弧形条孔内且可在第二弧形条孔内滑动，所述上转板与下转板通过第二调节螺栓活动连接，且所述上转板与俯仰调节装置及第一驱动装置连接；当需要调节相机模块的转动角度时，可通过第一驱动装置驱动上转板相对下转板进行转动，上转板相对下转板转动时，第二调节螺栓则在第二弧形条孔内滑动，且上转板转动时将同时带动俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块一同转动。

进一步地，所述水平移动装置包括支撑板、移动底座、T型螺栓及连接轴，在所述支撑板上开设有T型槽，所述移动底座通过T型螺栓与支撑板连接，所述连接轴固定于移动底座上，连接轴的顶部与所述下转板固定连接，且连接轴与第二驱动装置连接；当需要调节相机模块的水平位置时，可通过第二驱动装置驱动连接轴连同移动底座在支撑板上水平位移，当连接轴发生水平位移时将带动旋转调节装置、俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块一同位移，且移动底座在支撑板上发生位移时带动T型螺栓在支撑板的T型槽内滑动。

进一步地，所述第一驱动装置包括第一安装板、第一伺服电机、第一联轴器、第一丝杆、第一导向固定块及万向连接块，所述第一安装板固定于支撑板上，所述第一导向固定块固定于所述移动底座上，第一伺服电机安装于第一安装板上，所述万向连接块螺纹连接于第一丝杆的一端，且万向连接块与上转板固定连接，第一丝杆的另一端穿过第一导向固定块并通过第一联轴器与第一伺服电机的输出端相连，第一驱动装置的驱动原理为，第一伺服电机转动则通过第一联轴器带动第一丝杆转动，第一丝杆转动则驱动万向连接块在第一丝杆上发生位移，从而通过万向连接块的移动驱动上转板转动，进而带动俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块一同转动。

进一步地，所述第一驱动装置还包括第一张紧弹簧，所述第一张紧弹簧套设于第一丝杆上，第一张紧弹簧的一端抵接于第一导向固定块，第一张紧弹簧的另一端抵接于万向连接块，设置第一张紧弹簧可对万向连接块起到一定的限位固定作用，保障调节的有效性。

进一步地，所述第二驱动装置包括第二安装板、第二伺服电机、第二联轴器、第二丝杆、第二导向固定块，所述第二安装板及第二导向固定块均固定于支撑板上，第二伺服电机安装于第二安装板上，第二丝杆的一端穿过第二导向固定块并通过第二联轴器与第二伺服电机的输出端相连，第二丝杆另的一端穿过连接轴并与连接轴螺纹连接；第二驱动装置的驱动原理为，第二伺服电机转动则通过第二联轴器带动第二丝杆转动，第二丝杆转动则驱动连接轴在第一丝杆上发生位移，从而通过连接轴的移动带动移动底座在支撑板上移动，进而带动水平移动装置、俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块一同移动。

进一步地，所述第二驱动装置还包括第二张紧弹簧，所述第二张紧弹簧套设于第二丝杆上，第二张紧弹簧的一端抵接于第二导向固定块，第二张紧弹簧的另一端抵接于连接轴，设置第二张紧弹簧可对连接轴起到一定的限位固定作用，保障调节的有效性。

进一步地，在所述T型槽的两端设有限位锁紧机构，从而对移动底座在支撑板上的滑动起到限位作用。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型的三维扫描仪的相机模块调节装置适用于多种结构光三维扫描仪，包括白光三维测量系统、蓝光三维测量系统、单目三维测量系统和双目三维测量系统等，因此，具有适用范围广的优点，同时，通过本实用新型的三维扫描仪的相机模块调节装置可同时实现相机模块进行俯仰角度、水平位置以及旋转角度的调节，从而实现三维扫描仪测量范围的任意切换，其中，水平位置以及旋转角度的调节均可通过相应的驱动装置实现自动驱动调节，可准确地调节相机和发射器的视场范围，减少人为调节的技术难度，且可避免人为调节时对设备内部风道的密封性破坏，显著提升三维扫描仪的测量幅面和操作稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的三维扫描仪的相机模块调节装置的示意图；

图2为本实用新型的三维扫描仪的相机模块调节装置的示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

10-相机模块，21-相机安装板，22-第一弧形条孔，23-第一调节螺栓，31-上转板，32-下转板，33-第二调节螺栓，34-第二弧形条孔，41-支撑板，42-移动底座，43-T型螺栓，44-连接轴，45-T型槽，51-第一安装板，52-第一伺服电机，53-第一联轴器，54-第一丝杆，55-第一导向固定块，56-万向连接块，57-第一张紧弹簧，61-第二安装板，62-第二伺服电机，63-第二联轴器，64-第二丝杆，65-第二导向固定块，66-第二张紧弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例

如图1～图2所示，一种三维扫描仪的相机模块10调节装置，包括：俯仰调节装置，相机模块10安装于俯仰调节装置内且与俯仰调节装置活动连接，俯仰调节装置用于实现相机模块10的俯仰角度调节；旋转调节装置，旋转调节装置的顶端与俯仰调节装置连接，俯仰调节装置用于带动俯仰调节装置及相机模块10以竖直方向为中心进行旋转；水平移动装置，与旋转调节装置的底端连接，水平移动装置用于带动旋转调节装置进行水平方向的位移；第一驱动装置，与旋转调节装置相连，第一驱动装置用于驱动旋转调节装置进行旋转；第二驱动装置，与水平移动装置相连，第二驱动装置用于水平移动装置进行平移；则在本实用新型的调节装置中，可分别通过第一驱动装置及第二驱动装置实现相机模块10在旋转角度及水平位置上的自动调节，同时，通过俯仰调节装置还可实现相机模块10的俯仰角度调节，可有效降低三维扫描仪的相机模块10的调节难度，即本实施例的三维扫描仪的相机模块10调节装置可实现调整相机模块10的夹角、间距和视场位置，保证结构光发射器和相机模块10的视场中心重合。

具体的，本实施例中，俯仰调节装置包括相机安装板21，在相机安装板21的两侧开设有第一弧形条孔22，第一弧形条孔22内安装有第一调节螺栓23，第一调节螺栓23可在第一弧形条孔22内滑动，相机模块10通过第一调节螺栓23与相机安装板21活动连接，则当需要调节相机模块10俯仰角度时，则直接转动相机模块10，并在转动到合适的位置时(如左右相机光路与发射器光路的中心线处于同一位置时)，拧紧第一调节螺栓23从而将相机模块10固定在相机安装板21内。

具体的，本实施例中，俯仰调节装置可供相机模块10旋转的角度范围为-20度至20度(以水平线为中心)，实际中可根据具体情况适当调整具体数值。

具体的，本实施例中，旋转调节装置包括上转板31、下转板32、第二调节螺栓33，在上转板31上开设有若干第二弧形条孔34，第二调节螺栓33安装于第二弧形条孔34内且可在第二弧形条孔34内滑动，上转板31与下转板32通过第二调节螺栓33活动连接，且上转板31与俯仰调节装置及第一驱动装置连接；当需要调节相机模块10的转动角度时，可通过第一驱动装置驱动上转板31相对下转板32进行转动，上转板31相对下转板32转动时，第二调节螺栓33则在第二弧形条孔34内滑动，且上转板31转动时将同时带动俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块10一同转动。

水平移动装置包括支撑板41、移动底座42、T型螺栓43及连接轴44，在支撑板41上开设有T型槽45，移动底座42通过T型螺栓43与支撑板41连接，连接轴44固定于移动底座42上，连接轴44的顶部与下转板32固定连接，且连接轴44与第二驱动装置连接；当需要调节相机模块10的水平位置时，可通过第二驱动装置驱动连接轴44连同移动底座42在支撑板41上水平位移，当连接轴44发生水平位移时将带动旋转调节装置、俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块10一同位移，且移动底座42在支撑板41上发生位移时带动T型螺栓43在支撑板41的T型槽45内滑动。

作为优选，在T型槽45的两端设有限位锁紧机构，从而对移动底座42在支撑板41上的滑动起到限位作用。

具体的，本实施例中，水平移动装置可供相机模块10平移的距离范围为0至200毫米(以T型螺栓43滑动至T型槽45一端位置为起始点)，实际中可根据具体情况适当调整具体数值。

具体的，本实施例中，第一驱动装置包括第一安装板51、第一伺服电机52、第一联轴器53、第一丝杆54、第一导向固定块55及万向连接块56，第一安装板51固定于支撑板41上，第一导向固定块55固定于移动底座42上，第一伺服电机52安装于第一安装板51上，万向连接块56螺纹连接于第一丝杆54的一端，且万向连接块56与上转板31固定连接，第一丝杆54的另一端穿过第一导向固定块55并通过第一联轴器53与第一伺服电机52的输出端相连，第一驱动装置的驱动原理为，第一伺服电机52转动则通过第一联轴器53带动第一丝杆54转动，第一丝杆54转动则驱动万向连接块56在第一丝杆54上发生位移，从而通过万向连接块56的移动驱动上转板31转动，进而带动俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块10一同转动。

作为优选，本实施例中，第一驱动装置还包括第一张紧弹簧57，第一张紧弹簧57套设于第一丝杆54上，第一张紧弹簧57的一端抵接于第一导向固定块55，第一张紧弹簧57的另一端抵接于万向连接块56，设置第一张紧弹簧57可对万向连接块56起到一定的限位固定作用，保障调节的有效性。

具体的，本实施例中，旋转调节装置可供相机模块10旋转的角度范围为0度至30度(以第二调节螺栓33滑动至第二弧形条孔34一端位置为0度)，实际中可根据具体情况适当调整具体数值。由于实际中相机模块10需要选择的角度范围较小，因此，万向连接块56带动上转板31移动的距离已经足够满足相机模块10的选择调节需求。

具体的，本实施例中，第二驱动装置包括第二安装板61、第二伺服电机62、第二联轴器63、第二丝杆64、第二导向固定块65，第二安装板61及第二导向固定块65均固定于支撑板41上，第二伺服电机62安装于第二安装板61上，第二丝杆64的一端穿过第二导向固定块65并通过第二联轴器63与第二伺服电机62的输出端相连，第二丝杆64另的一端穿过连接轴44并与连接轴44螺纹连接；第二驱动装置的驱动原理为，第二伺服电机62转动则通过第二联轴器63带动第二丝杆64转动，第二丝杆64转动则驱动连接轴44在第一丝杆54上发生位移，从而通过连接轴44的移动带动移动底座42在支撑板41上移动，进而带动水平移动装置、俯仰调节装置及安装于俯仰调节装置内的相机模块10一同移动。

作为优选，本实施例中，第二驱动装置还包括第二张紧弹簧66，第二张紧弹簧66套设于第二丝杆64上，第二张紧弹簧66的一端抵接于第二导向固定块65，第二张紧弹簧66的另一端抵接于连接轴44，设置第二张紧弹簧66可对连接轴44起到一定的限位固定作用，保障调节的有效性。

作为优选，可将整个装置存放于三维扫描仪的装饰壳内部，且在螺纹固定的部位配备平垫和弹簧垫等。

具体的，在实际应用中，优选设置运动控制模块用于远程控制第一伺服电机52、第二伺服电机62的转动方向及速度等，从而实现相机模块10的远程位置调控。且可将该调控功能嵌于三维扫描仪的控制系统的控制中心中并单独以相机控制功能实现，则在使用三维扫描仪时，当三维扫描仪的测量范围发生变化后，在控制中心里找到相机控制功能，调节相机模块10进行的竖直旋转和左右移动，使投射光斑和相机视场的十字中心线重合，然后再校准三维扫描仪的空间坐标关系，最后直接测量目标工件即可。

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)

1.一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，包括：

俯仰调节装置，相机模块安装于俯仰调节装置内且与俯仰调节装置活动连接，所述俯仰调节装置用于实现相机模块的俯仰角度调节；

旋转调节装置，旋转调节装置的顶端与俯仰调节装置连接，所述俯仰调节装置用于带动俯仰调节装置及相机模块进行一定幅度的旋转；

水平移动装置，与旋转调节装置的底端连接，所述水平移动装置用于带动旋转调节装置进行水平方向的位移；

第一驱动装置，与旋转调节装置相连，所述第一驱动装置用于驱动旋转调节装置进行旋转；

第二驱动装置，与水平移动装置相连，所述第二驱动装置用于驱动水平移动装置进行平移。

2.根据权利要求1所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述俯仰调节装置包括相机安装板，在所述相机安装板的两侧开设有第一弧形条孔，所述第一弧形条孔内安装有第一调节螺栓，所述第一调节螺栓可在第一弧形条孔内滑动，相机模块通过所述第一调节螺栓与相机安装板活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述旋转调节装置包括上转板、下转板、第二调节螺栓，在所述上转板上开设有若干第二弧形条孔，所述第二调节螺栓安装于第二弧形条孔内且可在第二弧形条孔内滑动，所述上转板与下转板通过第二调节螺栓活动连接，且所述上转板与俯仰调节装置及第一驱动装置连接。

4.根据权利要求3所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述水平移动装置包括支撑板、移动底座、T型螺栓及连接轴，在所述支撑板上开设有T型槽，所述移动底座通过T型螺栓与支撑板连接，所述连接轴固定于移动底座上，连接轴的顶部与所述下转板固定连接，且连接轴与第二驱动装置连接。

5.根据权利要求4所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一安装板、第一伺服电机、第一联轴器、第一丝杆、第一导向固定块及万向连接块，所述第一安装板固定于支撑板上，所述第一导向固定块固定于所述移动底座上，第一伺服电机安装于第一安装板上，所述万向连接块螺纹连接于第一丝杆的一端，且万向连接块与上转板固定连接，第一丝杆的另一端穿过第一导向固定块并通过第一联轴器与第一伺服电机的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述第一驱动装置还包括第一张紧弹簧，所述第一张紧弹簧套设于第一丝杆上，第一张紧弹簧的一端抵接于第一导向固定块，第一张紧弹簧的另一端抵接于万向连接块。

7.根据权利要求4所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二安装板、第二伺服电机、第二联轴器、第二丝杆、第二导向固定块，所述第二安装板及第二导向固定块均固定于支撑板上，第二伺服电机安装于第二安装板上，第二丝杆的一端穿过第二导向固定块并通过第二联轴器与第二伺服电机的输出端相连，第二丝杆另的一端穿过连接轴并与连接轴螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，所述第二驱动装置还包括第二张紧弹簧，所述第二张紧弹簧套设于第二丝杆上，第二张紧弹簧的一端抵接于第二导向固定块，第二张紧弹簧的另一端抵接于连接轴。

9.根据权利要求4所述的一种三维扫描仪的相机模块调节装置，其特征在于，在所述T型槽的两端设有限位锁紧机构。

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