CN219590503U - 线激光三维相机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种线激光三维相机，包括壳体、激光发射器、沙姆镜头、接收器、距离传感器以及调节机构，激光发射器和距离传感器设于壳体的同一侧，沙姆镜头可转动地设于壳体内，调节机构设于壳体内且与沙姆镜头传动连接，以根据距离传感器的测量数据调节沙姆镜头的镜头平面与激光发射器发射的激光光路之间的角度。该线激光三维相机通过设置距离传感器可实时测量被测物体与线激光三维相机之间的距离，通过设置调节机构可根据距离传感器的测量数据实时调整沙姆镜头的角度使其满足沙姆定律，避免了现有技术中手动调节的繁琐操作，提高了测量精度及测量效率。

Description

线激光三维相机

技术领域

本申请涉及激光测量技术领域，尤其是涉及一种线激光三维相机。

背景技术

线激光三维相机是一种快速发展的非接触式测量装置，具有灵活性好、速度快、精度高等优点，有着广泛应用。但在实际应用中，对于倾斜目标，传统镜头存在由于景深限制，会出现视野两端离焦模糊的问题，为解决此问题，具有增大景深，使得倾斜目标全视野清晰成像优势的沙姆相机，逐渐得到了重视与青睐。如图1所示，沙姆相机是指拍摄时满足沙姆定律的相机，即被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一直线，且相交线唯一，此相交线即称为沙姆线。三维相机的景深与镜头夹角α有关，通过调节沙姆镜头角度选择合适的镜头夹角α，可满足不同的景深需求。

现有技术中，沙姆镜头的角度一般通过相机上的旋钮进行调节。当被测物体的大小或测量范围发生改变时，使用者均需预先测量线激光三维相机与待测物体之间的距离并计算好镜头夹角α，然后拆开相机外壳，手动扭动旋钮进行调节，整个调节过程较为繁琐且精度不高，使用极为不便。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本申请提供一种可根据相机与待测物体之间的距离自动调节沙姆镜头角度的线激光三维相机。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种线激光三维相机，包括壳体、用于发射线激光的激光发射器、用于对反射的线激光进行光学处理的沙姆镜头、用于对经过所述沙姆镜头的激光成像并生成数据的接收器、用于测量被测物体与所述线激光三维相机之间距离的距离传感器以及调节机构，所述激光发射器和所述距离传感器设于所述壳体的同一侧，所述沙姆镜头可转动地设于所述壳体内；所述调节机构设于所述壳体内且与所述沙姆镜头传动连接，以根据所述距离传感器的测量数据调节所述沙姆镜头的镜头平面与所述激光发射器发射的激光光路之间的角度。

在其中一个实施例中，还包括设于所述壳体上的相机镜头，所述相机镜头与所述沙姆镜头对应设置，以使经被测物体反射的线激光可经过所述相机镜头射至所述沙姆镜头上。

在其中一个实施例中，所述调节机构包括连接件以及驱动单元，所述沙姆镜头通过所述连接件可转动地设于所述壳体内，所述驱动单元驱动所述连接件转动以调节所述沙姆镜头的转动角度。

在其中一个实施例中，所述连接件的一侧与所述沙姆镜头固定连接，另一侧与所述相机镜头可转动连接；或，所述连接件的一侧与所述沙姆镜头固定连接，另一侧与所述壳体可转动连接。

在其中一个实施例中，所述驱动单元包括马达、滑轨以及滑块，所述滑块可滑动地连接于所述滑轨上，所述连接件的一端与所述滑块连接，所述马达与所述滑块传动连接，以通过控制所述滑块滑动进而调节所述沙姆镜头的转动角度。

在其中一个实施例中，所述驱动单元包括马达、凸轮以及滚子，所述凸轮上设有凹槽，所述滚子可滑动地设于所述凹槽内，所述连接件的一端与所述滚子连接，所述马达与所述凸轮传动连接，以通过控制所述凸轮转动进而调节所述沙姆镜头的转动角度。

在其中一个实施例中，所述激光发射器、所述距离传感器以及所述相机镜头均设于所述壳体的同一侧，所述壳体包括设有所述激光发射器和所述距离传感器的第一侧板以及设有所述相机镜头的第二侧板，所述第一侧板与所述第二侧板之间呈一预设夹角设置。

在其中一个实施例中，所述距离传感器的测量方向与所述激光发射器发射的激光光路方向一致。

在其中一个实施例中，所述距离传感器为超声波测距传感器、红外测距传感器及激光测距传感器的其中之一。

在其中一个实施例中，还包括设于所述壳体内的控制器，所述控制器与所述激光发射器、所述距离传感器以及所述调节机构均电性连接，所述控制器用于控制所述激光发射器的启停，以及，根据所述距离传感器的测量数据控制所述调节机构调节所述沙姆镜头的转动角度。

本申请的线激光三维相机至少具有以下有益效果：本申请的线激光三维相机，通过设置距离传感器可实时测量被测物体与线激光三维相机之间的距离，通过设置调节机构可根据距离传感器的测量数据实时调整沙姆镜头的角度，当被测物体的大小或测量距离发生改变时该线激光三维相机可自动调节沙姆镜头的角度使其满足沙姆定律，避免了现有技术中手动调节的繁琐操作，提高了测量精度及测量效率。

附图说明

图1为沙姆相机的原理图；

图2为本申请实施例的线激光三维相机的结构示意图。

图中各元件标号如下：壳体10；第一侧板11；第二侧板12；激光发射器20；距离传感器30；沙姆镜头40；接收器50；相机镜头60；连接件71；马达72；滑轨73；滑块74；接收器80。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中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例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。

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。

本申请实施例提供一种线激光三维相机，用于被测物体三维数据的测量和采集。请参阅图2，该线激光三维相机包括壳体10、激光发射器20、距离传感器30、沙姆镜头40、调节机构、接收器50以及接收器80。其中，激光发射器20用于发射线激光至被测物体的表面；沙姆镜头40可转动地设于壳体10内，用于对经被测物体反射的线激光进行光学处理，以使被测物体的近景和远景均可清晰成像；调节机构与沙姆镜头40传动连接，用于调节沙姆镜头40的镜头平面与激光发射器20发射的激光光路之间的角度，以使线激光三维相机的采集过程始终满足沙姆定律；距离传感器30可以是超声波测距传感器、红外测距传感器及激光测距传感器等，距离传感器30用于测量被测物体与线激光三维相机之间的距离；接收器80与激光发射器20、距离传感器30以及调节机构均电性连接，接收器80用于控制激光发射器20的启停，以及，根据距离传感器30的测量数据控制调节机构调节沙姆镜头40的角度；接收器50用于对经过沙姆镜头40的激光成像并生成待测物体的三维数据，以待后续分析。如此，通过设置距离传感器30可实时测量被测物体与线激光三维相机之间的距离，通过设置调节机构可根据距离传感器30的测量数据实时调整沙姆镜头40的转动角度，进而实现沙姆镜头40角度的自动调节，避免了现有技术中手动调节的繁琐操作，提高测量效率及测量精度。

具体地，该线激光三维相机还包括设于壳体10上的相机镜头60。接收器80、接收器50以及调节机构均设于壳体10内，且可以通过粘接、螺钉连接等方式固定，激光发射器20、距离传感器30以及相机镜头60均设于壳体10的同一侧，使得自壳体10射出的线激光可由壳体10同一侧的相机镜头60接收。相机镜头60与沙姆镜头40对应设置，使得经被测物体反射的线激光可经过相机镜头60射至沙姆镜头40上。其中，距离传感器30的测量方向需与激光发射器20发射的激光光路方向一致，有利于提高测量精度。

优选地，因射至被测物体表面的线激光与经被测物体反射的线激光存在一定的夹角，为便于相机镜头60接收反射激光，壳体10包括设有激光发射器20和距离传感器30的第一侧板11以及设有相机镜头60的第二侧板12，第一侧板11与第二侧板12之间呈一预设夹角设置，进而使得相机镜头60的镜头平面与激光发射器20发射的激光光路之间形成夹角，有利于相机镜头60接收反射激光，该预设夹角的角度可视线激光三维相机的景深对应设计。

为使沙姆镜头40的角度可调，调节机构包括连接件71和驱动单元，沙姆镜头40通过连接件71可转动地设于壳体10内，驱动单元通过驱动连接件71转动以调节沙姆镜头40的角度。

具体地，连接件71设于沙姆镜头40朝向相机镜头60的一侧，连接件71一侧可以通过粘接、螺钉连接等方式固设于沙姆镜头40的外缘，另一侧与相机镜头60可转动连接，例如铰接，通过连接件71的转动以实现沙姆镜头40的固定及转动调节。当然，在其他实施例中，连接件71还可以与壳体10可转动连接，例如壳体10内固设有一转轴，连接件71的另一侧可转动连接在转轴上，同样可实现沙姆镜头40的固定及转动调节。

进一步地，驱动单元可以包括马达72、滑轨73以及滑块74，滑块74可滑动地连接于滑轨73上，连接件71的一端与滑块74连接，例如通过一可转动连接的连杆连接形成曲柄滑块74结构，马达72与接收器80电连接且与滑块74传动连接，以通过控制滑块74滑动进而调节沙姆镜头40的角度。具体地，在接收器80的标定中，可设定线激光三维相机的测量距离最大值D，将测量距离最大值平均分为n份，测量距离则分别为d1、d2…dn，根据测量距离的不同，d1-dn分别对应不同的马达72驱动电压V1-Vn，马达72可根据不同的驱动电压驱动滑块74滑动至不同的位置进而调节沙姆镜头40的角度，使得该测量距离下线激光三维相机满足沙姆定律。在数据采集过程中，距离传感器30测量被测物体与线激光三维相机之间的实时距离dn并将该数据传输至接收器80，接收器80根据实时距离dn对马达72输出对应的驱动电压Vn，马达72根据驱动电压对应调节沙姆镜头40的角度，例如当测量距离增大时，驱动电压成线性比例增大，马达72控制沙姆镜头40角度增大，当测量距离减小时，则反之减小沙姆镜头40的角度。沙姆镜头40角度的调节精度可根据d1-dn的等差差值大小对应设计，n越大即精度越高，具体数值在此不作限制。

可以理解地，在其他实施例中，马达72、滑轨73以及滑块74还可以替换为液压推杆；或者，驱动单元还可以是凸轮机构，例如，驱动单元包括马达、凸轮以及滚子，凸轮上设有凹槽，滚子可滑动地设于凹槽内，连接件71的一端与滚子固定连接，马达与接收器电连接且与凸轮传动连接，通过对凹槽的位置及形状进行设计，当马达控制凸轮转动时，滚子在凹槽内滑动带动连接件71转动进而调节沙姆镜头40的角度。当驱动单元为凸轮机构时，马达可根据不同的驱动电压驱动凸轮转动至不同的角度进而调节沙姆镜头40的角度，使得线激光三维相机满足沙姆定律。

本申请实施例的线激光三维相机的工作过程为：将线激光三维相机放置于一轨道上且对应待测物体自待测物体的首端至尾端匀速移动，开始采集过程；接收器80控制激光发射器20发射线激光，同时接收器80控制距离传感器30实时测量被测物体与线激光三维相机之间的距离且通过调节机构实时调节沙姆镜头40的角度使其满足沙姆定律，接收器50对经过沙姆镜头40的激光成像并生成待测物体的三维数据进行储存或传输至外部电脑，以进行后续的算法编辑和形貌分析；当线激光三维相机运动至轨道的尽头时，采集过程结束。该线激光三维相机通过接收器80、距离传感器30、以及调节机构可在被测物体的大小或测量距离发生改变时自动调节沙姆镜头40的角度，避免了现有技术中手动调节的繁琐操作，提高测量精度及测量效率，具有很好的实用价值。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者机构不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者机构所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者机构中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种线激光三维相机，其特征在于，包括壳体、用于发射线激光的激光发射器、用于对反射的线激光进行光学处理的沙姆镜头、用于对经过所述沙姆镜头的激光成像并生成数据的接收器、用于测量被测物体与所述线激光三维相机之间距离的距离传感器以及调节机构，所述激光发射器和所述距离传感器设于所述壳体的同一侧，所述沙姆镜头可转动地设于所述壳体内；所述调节机构设于所述壳体内且与所述沙姆镜头传动连接，以根据所述距离传感器的测量数据调节所述沙姆镜头的镜头平面与所述激光发射器发射的激光光路之间的角度。

2.根据权利要求1所述的线激光三维相机，其特征在于，还包括设于所述壳体上的相机镜头，所述相机镜头与所述沙姆镜头对应设置，以使经被测物体反射的线激光可经过所述相机镜头射至所述沙姆镜头上。

3.根据权利要求2所述的线激光三维相机，其特征在于，所述调节机构包括连接件以及驱动单元，所述沙姆镜头通过所述连接件可转动地设于所述壳体内，所述驱动单元驱动所述连接件转动以调节所述沙姆镜头的转动角度。

4.根据权利要求3所述的线激光三维相机，其特征在于，所述连接件的一侧与所述沙姆镜头固定连接，另一侧与所述相机镜头可转动连接；或，所述连接件的一侧与所述沙姆镜头固定连接，另一侧与所述壳体可转动连接。

5.根据权利要求4所述的线激光三维相机，其特征在于，所述驱动单元包括马达、滑轨以及滑块，所述滑块可滑动地连接于所述滑轨上，所述连接件的一端与所述滑块连接，所述马达与所述滑块传动连接，以通过控制所述滑块滑动进而调节所述沙姆镜头的转动角度。

6.根据权利要求4所述的线激光三维相机，其特征在于，所述驱动单元包括马达、凸轮以及滚子，所述凸轮上设有凹槽，所述滚子可滑动地设于所述凹槽内，所述连接件的一端与所述滚子连接，所述马达与所述凸轮传动连接，以通过控制所述凸轮转动进而调节所述沙姆镜头的转动角度。

7.根据权利要求2所述的线激光三维相机，其特征在于，所述激光发射器、所述距离传感器以及所述相机镜头均设于所述壳体的同一侧，所述壳体包括设有所述激光发射器和所述距离传感器的第一侧板以及设有所述相机镜头的第二侧板，所述第一侧板与所述第二侧板之间呈一预设夹角设置。

8.根据权利要求1所述的线激光三维相机，其特征在于，所述距离传感器的测量方向与所述激光发射器发射的激光光路方向一致。

9.根据权利要求1所述的线激光三维相机，其特征在于，所述距离传感器为超声波测距传感器、红外测距传感器及激光测距传感器的其中之一。

10.根据权利要求1-9任一项所述的线激光三维相机，其特征在于，还包括设于所述壳体内的控制器，所述控制器与所述激光发射器、所述距离传感器以及所述调节机构均电性连接，所述控制器用于控制所述激光发射器的启停，以及，根据所述距离传感器的测量数据控制所述调节机构调节所述沙姆镜头的转动角度。