CN217764881U - 一种室内三维激光扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种室内三维激光扫描仪，包括主机、监测装置、激光测距仪、垂直角度编码器、第一步进电机、摄像头、倾斜传感器、水平角度编码器及第二步进电机；主机内部安装有控制器和供电装置；主机上可转动的连接有监测装置，监测装置包括激光测距仪和摄像头；在主机上还安装有垂直角度编码器以及第一步进电机；在主机的底部安装有倾斜传感器、用于检测主机水平角度的水平角度编码器以及用于带动主机水平旋转的第二步进电机；控制器分别和监测装置、垂直角度编码器、第一步进电机、倾斜传感器、水平角度编码器及第二步进电机连接，供电装置用于给监测装置、垂直角度编码器、第一步进电机、倾斜传感器、水平角度编码器及第二步进电机供电。

Description

一种室内三维激光扫描仪

技术领域

本实用新型涉及三维激光扫描技术领域，更具体地说，涉及一种室内三维激光扫描仪。

背景技术

目前市面上的三维激光扫描仪，普遍基于激光雷达技术，水平和垂直360度转动，完成点云数据采集和图像采集。这种技术的三维激光扫描仪价格昂贵，以三四万到数百万价格不等，不是普通用户能购买的起，所以普及不高。

另外也有基于图像和视觉技术的三维扫描仪，主要是利用图像拼接技术实现AR成像；目前主要用于虚拟展厅，实景三维等。这种技术发展较为成熟，但是主要问题是精度低，不适合精度要求高的室内三维测量的场合。

专利文献：CN210773934U，公告日：20200616，公开了一种室内三维激光扫描仪，底座的上表面固定安装有圆柱，圆柱的上表面固定安装有固定座，固定座上表面的两侧均固定安装有限位板，两个限位板的外侧均设置有长筒，每个长筒的内部均设置有调节机构，用户松开两个圆板，两个圆板分别通过两个压缩弹簧一带动两个长筒内部的两个活动柱向长筒的内侧进行移动，通过滑块对卡板内端的滑动挤压，使两个卡板分别通过两个外槽口向长筒的上下两个表面进行移动，通过上述结构的配合，使扫描仪镜头可以在进行三百六十度旋转的同时进行上下的翻转。

优点在于：使地面式激光扫描仪的成像范围增大，提高了激光扫描仪的使用范围与使用效果。但是该技术方案，结构较为复杂，同时并没有考虑到制造成本以及提高精度的问题。

专利文献：CN113124780A，公告日：20210716，公开了一种工程测量用三维激光扫描仪，包括三维激光扫描仪机体、基座、三脚架和锂电池，三维激光扫描仪机体转动安装于基座上端，基座的底端固定安装有三脚架，三维激光扫描仪机体由锂电池供电；基座的上表面转动安装有转盘，转盘的上表面固定安装有三维激光扫描仪机体，转盘的下表面固定有环形齿条；基座的外壁插接有电源接头，电源接头与三维激光扫描仪机体之间连接有电源线，电源接头均与第二马达、第二速度传感器电性连接。

优点在于：可以大大提高扫描的精确度，可有效降低扫描结果的误差。但是该技术方案，并不适用于室内。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种室内三维激光扫描仪，该室内三维激光扫描仪成本低，精度高。

本实用新型提供一种室内三维激光扫描仪，包括主机、监测装置、激光测距仪、垂直角度编码器、第一步进电机、摄像头、倾斜传感器、水平角度编码器及第二步进电机；所述主机内部安装有控制器和供电装置；所述主机上可转动的连接有所述监测装置，所述监测装置包括激光测距仪和摄像头；在所述主机上还安装有用于检测所述监测装置垂直角度的所述垂直角度编码器以及用于带动所述监测装置垂直旋转的所述第一步进电机；在所述主机的底部安装有用于检测所述主机倾斜角度的所述倾斜传感器、用于检测所述主机水平角度的所述水平角度编码器以及用于带动所述主机水平旋转的所述第二步进电机；所述控制器分别和所述监测装置、所述垂直角度编码器、所述第一步进电机、所述倾斜传感器、所述水平角度编码器及所述第二步进电机连接，所述供电装置用于给所述监测装置、所述垂直角度编码器、所述第一步进电机、所述倾斜传感器、所述水平角度编码器及所述第二步进电机供电。

进一步地，在所述主机上间隔设置有两个支撑块，所述监测装置位于两个所述支撑块之间，所述监测装置可转动的连接在所述支撑块上。

进一步地，所述第一步进电机固定于所述支撑块上，用于带动所述监测装置旋转。

进一步地，所述室内三维激光扫描仪还包括通讯接口，所述通讯接口固定于所述水平角度编码器上，所述通讯接口和所述控制器连接。

进一步地，所述通讯接口为RS485接口。

进一步地，在所述主机上还设有开关。

进一步地，在所述第二步进电机上远离所述水平角度编码器的一侧固定有底座。

本实用新型提供的室内三维激光扫描仪，通过摄像头对某一室内场景进行拍照获取高质量的图像，结合激光测距仪测出图像目标的距离；通过控制器实现二维图像到三维的转化，把图像像素转换为具有距离和角度信息的三维点云数据；结构简单成本低，检测精度高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的室内三维激光扫描仪的结构示意图。

图2为图1中室内三维激光扫描仪的平面结构示意图。

图3为图1中室内三维激光扫描仪的另一视角结构示意图。

图4为图1中室内三维激光扫描仪的组成模块图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1、主机 11、控制器 12、供电装置

13、支撑块 14、开关 2、监测装置

3、激光测距仪 4、垂直角度编码器 5、第一步进电机

6、摄像头 7、倾斜传感器 8、水平角度编码器

9、第二步进电机 100、通讯接口 200、底座

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

图2为图1中室内三维激光扫描仪的平面结构示意图，图4为图1中室内三维激光扫描仪的组成模块图。请参照图2、图4，本实用新型实施例提供的室内三维激光扫描仪，包括主机1、监测装置2、激光测距仪3、垂直角度编码器4、第一步进电机5、摄像头6、倾斜传感器7、水平角度编码器8及第二步进电机9；所述主机1内部安装有控制器11和供电装置12；所述主机1上可转动的连接有所述监测装置2，所述监测装置2包括激光测距仪3和摄像头6；在所述主机1上还安装有用于检测所述监测装置2垂直角度的所述垂直角度编码器4以及用于带动所述监测装置2垂直旋转的所述第一步进电机5；在所述主机1的底部安装有用于检测所述主机1倾斜角度的所述倾斜传感器7、用于检测所述主机1水平角度的所述水平角度编码器8以及用于带动所述主机1水平旋转的所述第二步进电机9；所述控制器11分别和所述监测装置2、所述垂直角度编码器4、所述第一步进电机5、所述倾斜传感器7、所述水平角度编码器8及所述第二步进电机9连接，所述供电装置12用于给所述监测装置2、所述垂直角度编码器4、所述第一步进电机5、所述倾斜传感器7、所述水平角度编码器8及所述第二步进电机9供电。

本实用新型的室内三维激光扫描仪通过摄像头6对某一室内场景进行拍照获取高质量的图像，结合激光测距仪3测出图像目标的距离；通过控制器11实现二维图像到三维的转化，把图像像素转换为具有距离和角度信息的三维点云数据；结构简单成本低，检测精度高。

需要说明的是，控制器11实现二维图像到三维的转化的图像算法和现有技术中将二维图像转换到三维图像的算法相同。进一步地，通过控制器11控制垂直角度编码器4检测所述监测装置2垂直角度、控制第一步进电机5带动所述监测装置2垂直旋转、控制倾斜传感器7检测所述主机1倾斜角度、控制水平角度编码器8检测所述主机1水平角度以及控制第二步进电机9带动所述主机1水平旋转的原理和现有技术的车载云台相同(例如，型号为：NK-IP2050CTLL20X的NIKO尼科500万像素高清网络微光夜视车载云台)。

图1为本实用新型实施例提供的室内三维激光扫描仪的结构示意图。请参照图1，在所述主机1上间隔设置有两个支撑块13，所述监测装置2位于两个所述支撑块13之间，所述监测装置2可转动的连接在所述支撑块13上；所述第一步进电机5固定于所述支撑块13上，用于带动所述监测装置2旋转。

如图1所示，本实用新型的室内三维激光扫描仪还包括通讯接口100，所述通讯接口100固定于所述水平角度编码器8上，所述通讯接口100和所述控制器11连接。

需要说明的是，通讯接口100可以为RS485接口，RS485设备与设备之间连接需采用屏蔽双绞线，手拉手串接方式为最佳，根据采用的波特率和连接线距离适当增加信号中继器。目前除了有单进单出的中继器还有一进多出的双向中继器，同时也增加了组网的灵活性。

图3为图1中室内三维激光扫描仪的另一视角结构示意图。请参照图3，本实用新型的室内三维激光扫描仪在所述主机1上还设有开关14，用于控制室内三维激光扫描仪的打开与关闭。

如图1所示，在所述第二步进电机9上远离所述水平角度编码器8的一侧固定有底座200。便于本实用新型的室内三维激光扫描仪的固定。

本实用新型的室内三维激光扫描仪工作流程：

按下开关14后室内三维激光扫描仪开机，用手机或其它上位机通过WiFi连接扫描仪，或者蓝牙，通讯接口100都可连接。扫描仪把倾斜传感器7数据发给手机或上位机，从而获取X轴、Y轴的倾斜数据，形成虚拟的电子水泡，便于调平激光测距仪3，然后通过手机发送指令，对室内某一场景拍照，在拍照的同时，激光测距仪3开始测量，把图像、距离、水平以及垂直角度发给手机，从而实现数据的采集获取。

以上是手动模式，还可以实现自动测量模式，通过上位机设定扫描的角度范围和步进角度，从而驱动第一步进电机5和第二步进电机9进行垂直和水平方向的旋转，在旋转的同时进行图像、距离以及角度数据的采集。然后通过控制器11形成三维点云数据。

基于上文的描述可知，本实用新型优点在于：

1、本实用新型的室内三维激光扫描仪，通过摄像头6对某一室内场景进行拍照获取高质量的图像，结合激光测距仪3测出图像目标的距离；通过控制器11实现二维图像到三维的转化，把图像像素转换为具有距离和角度信息的三维点云数据；结构简单成本低，检测精度高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种室内三维激光扫描仪，其特征在于，包括主机(1)、监测装置(2)、激光测距仪(3)、垂直角度编码器(4)、第一步进电机(5)、摄像头(6)、倾斜传感器(7)、水平角度编码器(8)及第二步进电机(9)；

所述主机(1)内部安装有控制器(11)和供电装置(12)；

所述主机(1)上可转动的连接有所述监测装置(2)，所述监测装置(2)包括激光测距仪(3)和摄像头(6)；

在所述主机(1)上还安装有用于检测所述监测装置(2)垂直角度的所述垂直角度编码器(4)以及用于带动所述监测装置(2)垂直旋转的所述第一步进电机(5)；

在所述主机(1)的底部安装有用于检测所述主机(1)倾斜角度的所述倾斜传感器(7)、用于检测所述主机(1)水平角度的所述水平角度编码器(8)以及用于带动所述主机(1)水平旋转的所述第二步进电机(9)；

所述控制器(11)分别和所述监测装置(2)、所述垂直角度编码器(4)、所述第一步进电机(5)、所述倾斜传感器(7)、所述水平角度编码器(8)及所述第二步进电机(9)连接，所述供电装置(12)用于给所述监测装置(2)、所述垂直角度编码器(4)、所述第一步进电机(5)、所述倾斜传感器(7)、所述水平角度编码器(8)及所述第二步进电机(9)供电。

2.根据权利要求1所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，在所述主机(1)上间隔设置有两个支撑块(13)，所述监测装置(2)位于两个所述支撑块(13)之间，所述监测装置(2)可转动的连接在所述支撑块(13)上。

3.根据权利要求2所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，所述第一步进电机(5)固定于所述支撑块(13)上，用于带动所述监测装置(2)旋转。

4.根据权利要求1所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，所述室内三维激光扫描仪还包括通讯接口(100)，所述通讯接口(100)固定于所述水平角度编码器(8)上，所述通讯接口(100)和所述控制器(11)连接。

5.根据权利要求4所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，所述通讯接口(100)为RS485接口。

6.根据权利要求1所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，在所述主机(1)上还设有开关(14)。

7.根据权利要求1所述的室内三维激光扫描仪，其特征在于，在所述第二步进电机(9)上远离所述水平角度编码器(8)的一侧固定有底座(200)。

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