CN216115893U - 扫描仪及扫描系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种扫描仪及扫描系统，其中，该扫描仪包括控制器、供电模块、第一保护电路、与第一保护电路串联的第二保护电路以及至少一个激光器；供电模块，通过第一保护电路和第二保护电路为激光器供电；第一保护电路，分别与控制器和第二保护电路连接，用于实时检测第一保护电路的当前工作电流并反馈至控制器；第二保护电路，分别与控制器和激光器连接，用于在控制器的控制下为激光器提供恒定工作电流；控制器，与激光器连接，用于根据当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对激光器工作进行保护。本申请解决了激光器工作没有进行保护，存在安全隐患的问题；实现了对激光器工作进行双重保护，提高使用的安全性。

Description

扫描仪及扫描系统

技术领域

本实用新型涉及三维扫描技术领域，特别是涉及一种扫描仪及扫描系统。

背景技术

近年来出现的手持激光三维扫描仪、激光三维轮廓传感器等三维测量仪器，其工作原理均是采用激光器和摄像头的组合，根据三角测量法获得物体表面三维数据。这种测量原理的应用越来越广泛，已然成为高精度三维测量领域的主要测量方法之一，被广泛应用在机械、汽车、航空、雕塑、医疗等行业。

目前在三维测量仪器中，激光器通过开关与供电电路连接；在使用过程中，只要开关导通那么激光器就处于工作状态。如果开关存在短路的故障，会导致激光器一直处于工作状态，存在安全隐患。

目前针对相关技术中，对扫描仪中的激光器工作没有进行保护，存在安全隐患，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种扫描仪及扫描系统，以至少解决相关技术中对扫描仪中的激光器工作没有进行保护，存在安全隐患的问题。

本实用新型提供一种扫描仪，包括控制器、供电模块、第一保护电路、与所述第一保护电路串联的第二保护电路以及至少一个激光器；

所述供电模块，通过所述第一保护电路和所述第二保护电路为所述激光器供电；

所述第一保护电路，分别与所述控制器和所述第二保护电路连接，用于实时检测所述第一保护电路的当前工作电流并反馈至所述控制器；

所述第二保护电路，分别与所述控制器和所述激光器连接，用于在所述控制器的控制下为所述激光器提供恒定工作电流；

所述控制器，与所述激光器连接，用于根据所述当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对所述激光器工作进行保护。

在其中一个实施例中，所述根据所述当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对所述激光器工作进行保护，包括：

在所述当前工作电流满足预设电流阈值时，且所述第一保护电路处于短路状态时，控制所述激光器正常工作；

或，在所述当前工作电流不满足预设电流阈值时，控制所述激光器处于关机状态。

在其中一个实施例中，所述在所述当前工作电流不满足预设电流阈值时，

控制所述激光器处于关机状态，包括：

所述第一保护电路处于断路状态时，控制所述激光器处于关机状态；

或，所述第二保护电路处于异常状态时，控制所述激光器处于关机状态。

在其中一个实施例中，所述第一保护电路包括电流检测模块和开关模块；

所述电流检测模块，分别与所述开关模块、所述控制器以及所述供电模块连接，用于实时检测当前的工作电流并反馈至所述控制器；

所述开关模块，与所述第二保护电路和所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下处于导通状态或断开状态。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块包括滤波单元和电流检测单元；

所述滤波单元，分别与所述控制器和所述电流检测单元连接，用于对当前工作电流进行滤波；

所述电流检测单元，与所述开关模块和所述供电模块连接，用于实时检测所述电流检测单元的当前工作电流并反馈至所述控制器。

在其中一个实施例中，所述滤波单元为电容。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块还包括分压单元；

所述分压单元，分别与所述电流检测单元和所述控制器连接，用于为所述电流检测单元提供分压保护。

在其中一个实施例中，所述第二保护电路为恒流控制电路。

在其中一个实施例中，本申请提供的所述的扫描仪，还包括多个激光器；

每个所述激光器均连接一个所述第二保护电路。

在第二方面，本申请实施例提供的一种扫描系统，包括传输装置和与所述传输装置连接的如上述第一方面所述的扫描仪。

本实用新型提供的扫描仪及扫描系统，其中，扫描仪包括控制器、供电模块、第一保护电路、与所述第一保护电路串联的第二保护电路以及至少一个激光器；所述供电模块，通过所述第一保护电路和所述第二保护电路为所述激光器供电；所述第一保护电路，分别与所述控制器和所述第二保护电路连接，用于实时检测所述第一保护电路的当前工作电流并反馈至所述控制器；所述第二保护电路，分别与所述控制器和所述激光器连接，用于在所述控制器的控制下为所述激光器提供恒定工作电流；所述控制器，与所述激光器连接，用于根据所述当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对所述激光器工作进行保护。本申请通过设置第一保护电路和第二保护电路，在控制器的控制下对激光器工作进行保护，解决了激光器工作没有进行保护，存在安全隐患的问题；实现了对激光器工作进行双重保护，提高使用的安全性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的扫描仪的结构框图；

图2为本实用新型一实施例提供的第一保护电路的结构框图；

图3为本实用新型另一实施例提供的扫描仪的结构框图；

图4为本实用新型一实施例提供的具有两个激光器的扫描仪的结构框图。

附图标记：100、控制器；200、第一保护电路；210、电流检测单元；220、开关模块；300、第二保护电路；400、激光器；500、供电模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接设在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型提供一种扫描仪，包括控制器100、供电模块500、第一保护电路200、与第一保护电路200串联的第二保护电路300以及至少一个激光器400；

供电模块500，通过第一保护电路200和第二保护电路300为激光器400供电；

第一保护电路200，分别与控制器100和第二保护电路300连接，用于实时检测第一保护电路200的当前工作电流并反馈至控制器100；

第二保护电路300，分别与控制器100和激光器400连接，用于在控制器100的控制下为激光器400提供恒定工作电流；

控制器100，与激光器400连接，用于根据当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对激光器400工作进行保护。

于本实施例中，供电模块500为激光器400供电，而第一保护电路200和第二保护电路300串联在供电模块500和激光器400之间的供电网络中。供电模块500于第一保护电路200连接，为各部件提供工作电压。具体的，供电模块500可以是内置直流供电单元，也可以是外部供电单元。但如果外部供电单元是交流供电单元，那么就需要经过交直流转换电路来使用。控制器100的工作电压可以是由供电模块500提供，还可以是由其他供电模块500提供。控制器100包括不限于指令寄存器、指令译码器以及控制信号发生器，主要完成指令的翻译，并产生内和外的各种控制信号，执行相应的指令。其为扫描仪中的总控制中心，用于控制扫描仪中各部件的运行。

第一保护电路200主要通过检测流过其自身的当前工作电流来判断激光器400的工作状态。由于激光器400本身的数量、型号、连接方式或者参数条件不同，其对工作电流需求也是不一样的。但是，只要每个激光器400处于一个稳定的工作状态，那么其工作电流可以认为是比较固定的电流阈值。在本申请中可以认为能够识别不同激光器400的工作电流；并可以识别激光器400工作状态和非工作状态下的工作电流。那么将当前工作电流与预设电流阈值进行比较，结合控制器100与第二保护电路300，即可由第一保护电路200保护和第二保护电路300保护对激光器400的工作进行双重保护。于本实施例中，预设电流阈值可以为50mA-6A；当前工作电流满足预设电流阈值的情况即为50mA≤当前工作电流≤6A。

如前所述，本申请通过设置第一保护电路200和第二保护电路300，在控制器100的控制下对激光器400工作进行双电路保护，解决了激光器400工作没有进行保护，存在安全隐患的问题；实现了对激光器400工作进行双重保护，提高使用的安全性。

下面先对双电路保护进行说明。

在正常情况下，第一保护电路200、第二保护电路300以及激光器400均是正常工作。那么在存在异常情况时，可以根据当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况进行判断。具有以下几种情况：

第一种情况是：在当前工作电流满足预设电流阈值时，且第一保护电路200处于短路状态时，控制激光器400正常工作。在通常情况下，只要发现有异常(一般来说当前工作电流不满足预设电流阈值)，就会利用第一保护电路200和第二保护电路300对激光器400工作进行保护。这里的保护通常会控制激光器400处于关机状态，除了一种特殊状态之外。这种特殊状态指的是第一保护电路200处于短路状态，这时当前工作电流是满足预设电流阈值，在第二保护电路300的保护下，激光器400还是正常工作。

第二种情况是，在当前工作电流不满足预设电流阈值时，控制激光器400处于关机状态。一般只要当前工作电流不满足预设电流阈值，既说明可能是第一保护电路200、第二保护电路300或激光器400存在异常状态，控制激光器400处于关机状态。如果是第一保护电路200存在除短路之外的异常状态，那么使第一保护电路200处于断路状态时，控制激光器400处于关机状态。如果是第二保护电路300存在异常状态(可能是短路或其他问题)，控制激光器400处于关机状态。这里需要说明的是，如果是第二保护电路300短路，可以直接控制激光器400关机；如果是第二保护电路300出现其他的异常问题，也可以控制第二保护电路300处于断路状态，以使激光器400处于关机状态。

下面举例对本申请的各部件进行详细说明。

在其中一个实施例中，如图2所示，为一实施例提供的第一保护电路200的结构框图；第一保护电路200可以包括电流检测模块和开关模块220；

电流检测模块，分别与开关模块220、控制器100以及供电模块500连接，用于实时检测当前的工作电流并反馈至控制器100；

开关模块220，与第二保护电路300和控制器100连接，用于在控制器100的控制下处于导通状态或断开状态。

具体的，电流检测模块可以由多种实现方案。比如：电流检测模块可以包括电流检测单元210和周边相关电路。电流检测单元210实时检测当前的工作电流并反馈至控制器100。在其中一个实施例中，对于开关模块220来说。最简单的开关模块220可以是一个开关，其与电流检测模块、控制器100以及第二保护电路300连接，通过控制器100来控制开关模块220处于导通状态或断开状态。如果开关模块220导通，那么供电模块500即可通过第一保护电路200和第二保护电路300为激光器400供电，使得激光器400处于工作状态。如果开关模块220断开，供电模块500的供电即被切断，使得与第二保护电路300相连的激光器400处于关机状态。可选的，开关模块220包括不限于MOS管开关模块、模拟开关模块等。如前所述，对于电流检测模块和开关模块220的具体方案并不进行限制，可以任意搭配。

在其中一个实施例中，电流检测模块包括滤波单元和电流检测单元210；电流检测单元210，与开关模块220和供电模块500连接，用于实时检测电流检测单元210的当前工作电流并反馈至控制器100；滤波单元，分别与控制器100、电流检测单元210连接，用于对当前工作电流进行滤波。

电流检测单元210可以是基于分立或半分立元件电路实现，也可以是用一个精密运放和一些精密电阻电容实现。比如，可以是采用差分运放做增益放大，并将信号电平从高端移位到参考地来实现，对此并不进行限制。此外，对于滤波单元来说，也是相同的道理。为了提高电路的稳定性，本申请的滤波单元可以为电容。通过设置电容来实现滤波，从而能够避免波动引起电流检测单元210对异常电流的误判断。

在图2实施例的基础上，电流检测模块还可以包括分压单元，分压单元分别与电流检测单元210和控制器100连接，用于为电流检测单元210提供分压保护。具体的，分压单元可以是分压电阻，具体的阻值可以由实际使用情况来确定。

此外，电流检测模块也可以只包括电流检测单元210和分压单元；或者是检测模块包括电流检测单元210、分压单元以及滤波单元。可以由实际应用场景来确定上述方案的选择。

在其中一个实施例中，第二保护电路300可以为恒流控制电路。具体的，恒流控制电路可以是基于三极管或者基于稳压芯片实现的恒流控制电路。比如：基于三极管实现的恒流控制电路，恒流控制电路包括负载Rload、采样电阻RS、三极管；三极管作为调整电路。三极管基极到GND之间串联了两个二极管，用于产生参考电压。假设二极管正向压降为Vf，那么电流从VCC通过Rc流过两个二极管，在三极管基极产生了2*Vf的电压，由于三极管放大倍数较大，忽略通过三极管基极流向发射极的电流。假设三极管基射结压降与二极管正向压降相等，也是Vf，那么三极管发射极电压应该是一倍的Vf，1倍的Vf作用在采样电阻Rs上，产生的电流为Vf/Rs，该表达式即为三极管恒流电路的恒流表达式。在实际使用中可以根据恒流值的需求设置Rs，即可得到相应的恒定电流。当然也可以通过将两个二极管替换为一个反向的稳压二极管，同样可以产生参考电压。对于其他恒流控制电路的实现方式，在此不进行一一举例。

下面进行举例对整个方案进行说明：如图3所示，为另一实施例提供的扫描仪的结构框图。

首先，电流检测单元210可以检测到当前流过其本身的实时的当前工作电流，并通过I/o接口将当前工作电流发送给控制器100，控制器100以至少不低于1kHz的速度对当前工作电流进行检测。在当前工作电流满足在预设电流阈值时，则通过控制信号EN_1控制开关模块220处于导通状态，允许电流通过；否则通过控制信号EN_1控制开关模块220处于断开状态，不允许电流通过。一般情况下，控制信号EN-1一般为常开的控制信号，使开关模块220处于断开的状态。这里需要说明一种特殊情况，也就是在当前工作电流满足在预设电流阈值时，也可能存在开关模块220是处于短路的情况，这时激光器400也是正常工作。

其次，控制器100会根据是否开启激光器400对当前工作的激光器400的工作电流进行检查。对于不同的激光器400，其检测到的工作电流是不一样的。也就是说通过检测到的当前工作电流可以判断激光器400的工作状态是否异常；如果激光器400的工作状态有异常，那么控制激光器400处于关机状态；控制激光器400处于关机状态的过程可以为：控制恒流控制电路断开，如果激光器400还是处于工作状态，那么直接控制激光器400关闭。

然后，恒流控制电路也是由控制器100通过控制信号EN_2来控制其通断。而且，控制信号EN_2是脉冲控制信号，保证激光器400在合适的工作频率和占空比下工作。具体的，激光器400的工作频率可以为10GHz-500GHz；占空比为0％-70％。

最后，在多个激光器400的情况下，恒流控制电路和激光器400以及其控制信号EN_2是一一配对的。

如前所述，可以对激光器400实现双重保护。比如，在当前工作电流满足预设电流阈值时，且第一保护电路200处于短路状态时，控制激光器400正常工作。也就是开关模块220因为故障而失去作用(最严重的情况是开关模块220短路)，那么在这时候，由于有恒流控制电路的存在，依然可以保证激光器400的正常工作。如果是存在一些故障情况导致当前工作电流不满足预设电流阈值时，控制第一保护电路200中的开关模块220处于断开状态，从而保护激光器400。或者是存在一些故障情况导致激光器400的工作状态有异常，控制恒流控制电路处于断开状态，从而保护激光器400。而如果是恒流控制电路因为故障直接失去作用(最严重的情况是恒流控制电路短路)，这时候激光器400将长时间点亮。但是控制器100会在小于1ms的时间内检查到激光器400应被关闭的状态下仍有电流流过，判断为异常状态。控制器100直接关闭激光器400；从而提高使用的安全性。由此可以说明，任意单一故障情况下，激光器400均可以被保护或者继续工作。

为了适用于具有多个激光器400的扫描仪，且能够对每个激光器400进行双重保护。具体的，每个激光器400均连接一个第二保护电路300。

如图4所示提供的具有两个激光器400的扫描仪的结构框图；本实施例中提供的扫描仪包括控制器100、供电模块500、第一保护电路200、与第一保护电路200串联的第二保护电路300以及至少两个激光器400；供电模块500，通过第一保护电路200和第二保护电路300为激光器400供电；第一保护电路200，分别与控制器100和第二保护电路300连接，用于实时检测第一保护电路200的当前工作电流并反馈至控制器100；每个激光器400均连接一个第二保护电路300；第二保护电路300，分别与控制器100和激光器400连接，用于在控制器100的控制下为激光器400提供恒定工作电流；控制器100，与激光器400连接，用于根据当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对激光器400工作进行保护。

需要说明的是，由于激光器400存在型号、使用参数等情况的不同，可能存在工作电流不一样的情况。那么对于这种情况，可以为每个激光器400配置对应的恒流控制电路，这些恒流控制电路并联设置。那么通过设置第一保护电路200和恒流控制电路，在控制器100的控制下对上述两个激光器400工作进行保护，解决了激光器400工作没有进行保护，存在安全隐患的问题；实现了对上述两个激光器400工作进行双重保护，提高使用的安全性。

同样的，基于相同的原理，在图4的基础上，还可以包括多个激光器400，每个激光器400均连接一个所述第二保护电路300。具体的，可以为每个激光器400配置对应的恒流控制电路，这些恒流控制电路并联设置。那么通过设置第一保护电路200和恒流控制电路，在控制器100的控制下对每个激光器400工作进行保护，提高使用的安全性。于其他实施例中，激光器400的数量为3-6个，那么对于的恒流控制电路的数量也为3-6个。

在其中一个实施例中，供电模块500为直流供电模块500；直流供电模块500的供电电压为3V-8V；提供的3V-8V的直流电压，能够满足扫描仪中各部件及多个激光器400的工作电压需求。

在其中一个实施例中，在图1的基础上，本实施例提供的扫描仪还包括至少两个摄像头；摄像头，与控制器100连接，用于获取物体表面数据。具体的，摄像头可以为相机，利用双目相机获取更加精确的物体表面数据，提高扫描效率和准确度。

另外，结合上述实施例中的扫描仪，本申请实施例可提供一种扫描系统来实现。该扫描系统包括传输装置和与传输装置连接的上述实施例中的任意一种扫描仪。利用传输装置将扫描仪与其他设备进行连接，方便数据传输和使用。

在其中一个实施例中，扫描系统，包括传输装置和上述任意一个实施例中的扫描仪，传输装置与扫描仪连接，用于传输扫描仪数据。

具体的，传输装置可以为通讯模块，可以利用2G/3G/4G/5G网络，并按对应的传输协议传输扫描仪数据。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种扫描仪，其特征在于，包括控制器、供电模块、第一保护电路、与所述第一保护电路串联的第二保护电路以及至少一个激光器；

所述供电模块，通过所述第一保护电路和所述第二保护电路为所述激光器供电；

所述第一保护电路，分别与所述控制器和所述第二保护电路连接，用于实时检测所述第一保护电路的当前工作电流并反馈至所述控制器；

所述第二保护电路，分别与所述控制器和所述激光器连接，用于在所述控制器的控制下为所述激光器提供恒定工作电流；

所述控制器，与所述激光器连接，用于根据所述当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对所述激光器工作进行保护。

2.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述控制器的根据所述当前工作电流是否满足预设电流阈值的情况对所述激光器工作进行保护，包括：

所述控制器，在所述当前工作电流满足预设电流阈值时，且所述第一保护电路处于短路状态时，控制所述激光器正常工作；

或，在所述当前工作电流不满足预设电流阈值时，控制所述激光器处于关机状态。

3.根据权利要求2所述的扫描仪，其特征在于，所述控制器的在所述当前工作电流不满足预设电流阈值时，控制所述激光器处于关机状态，包括：

所述控制器，在所述第一保护电路处于断路状态时，控制所述激光器处于关机状态；

或，在所述第二保护电路处于异常状态时，控制所述激光器处于关机状态。

4.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第一保护电路包括电流检测模块和开关模块；

所述电流检测模块，分别与所述开关模块、所述控制器以及所述供电模块连接，用于实时检测当前的工作电流并反馈至所述控制器；

所述开关模块，与所述第二保护电路和所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下处于导通状态或断开状态。

5.根据权利要求4所述的扫描仪，其特征在于，所述电流检测模块包括滤波单元和电流检测单元；

所述滤波单元，分别与所述控制器和所述电流检测单元连接，用于对当前工作电流进行滤波；

所述电流检测单元，与所述开关模块和所述供电模块连接，用于实时检测所述电流检测单元的当前工作电流并反馈至所述控制器。

6.根据权利要求5所述的扫描仪，其特征在于，所述滤波单元为电容。

7.根据权利要求5所述的扫描仪，其特征在于，所述电流检测模块还包括分压单元；

所述分压单元，分别与所述电流检测单元和所述控制器连接，用于为所述电流检测单元提供分压保护。

8.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述第二保护电路为恒流控制电路。

9.根据权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，还包括多个激光器；

每个所述激光器均连接一个所述第二保护电路。

10.一种扫描系统，其特征在于，包括传输装置和与所述传输装置连接的如权利要求1-9任意一项所述的扫描仪。

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