CN219675031U - 一种拍摄距离可变的三维扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种拍摄距离可变的三维扫描装置，撑平台、旋转支撑件、拍摄支架和摄像头组件；旋转支撑件通过旋转机构安装在支撑平台上，能通过旋转机构驱动绕着支撑平台进行旋转；拍摄支架通过径向移动机构安装在旋转支撑件上，通过径向移动机能够调整拍摄支架相对于支撑平台中心的距离；摄像头组件安装于拍摄支架上，用于在拍摄支架跟随旋转支撑件绕着支撑平台旋转过程中，对扫描对象进行全方位的图像采集。本发明的摄像头组件拍摄距离可调，使得能够针对不同体积拍摄对象调整拍摄距离，使得本发明可以采用低成本摄像头，拍摄清晰而稳定的图像，大大有利于后续三维建模效率，降低了算力需求。

Description

一种拍摄距离可变的三维扫描装置

技术领域

本实用新型属于三维数据采集设备技术领域，具体涉及一种拍摄距离可变的三维扫描装置。

背景技术

三维扫描技术是一种非接触式的建模工作，最突出的好处就是无需接触被采集对象就能获取其外形数据。其中立体相机通过利用两个或多个相机同时拍摄不同角度的照片，通过图像匹配技术实现三维重建，具有价格便宜，操作过程简单快捷的优点，被广泛运用于人体测量、文物的还原，客户化样板生成、人台定制以及服装表面合体性评价等服装领域。同时在动漫影视行业，对动漫角色造型时，也可以依据人体三维扫描仪扫描得到逼真的人体模型，比起手动创作省时并且更加的接近于真实。

但是目前的全身建模三维扫描平台大多是如公开号为CN205537542U的“一种用于三维图像建模的人体和衣物的照片自动采集系统”一样，通过直接在一个专门的采样室里，四周按一定间距布置若干相机矩阵来实现对待测物体的扫描，不仅占地面积较大，而且由于需要布置大量摄像头，安装和后期维护成本高也较高。

现有技术中，对于利用相机进行三维扫描来说，相机拍摄距离往往无法根据需要进行调整。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拍摄距离可变的三维扫描装置，以解决现有技术中拍摄距离难以调整的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种拍摄距离可变的三维扫描装置，包括

支撑平台，用于支撑扫描对象；

旋转支撑件，通过旋转机构安装在支撑平台上，能通过旋转机构驱动绕着支撑平台进行旋转；

拍摄支架，通过径向移动机构安装在旋转支撑件上，通过径向移动机能够调整拍摄支架相对于支撑平台中心的距离；

摄像头组件，安装于拍摄支架上，用于在拍摄支架跟随旋转支撑件绕着支撑平台旋转过程中，对扫描对象进行全方位的图像采集。

本申请通过径向移动机构安装拍摄支架，使得本发明的摄像头组件拍摄距离可调，使得能够针对不同体积拍摄对象调整拍摄距离，使得本发明可以采用低成本摄像头，甚至采用定焦摄像头，使得本发明摄像头组件拍摄的图像清晰而稳定，对焦非常准确，画面细腻，颗粒感非常轻微，测光也比较准确，大大有利于后续三维建模效率，降低了算力需求。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：

（1）成本低，占地面积小，在相同的扫描精度的前提下，大大节省了相机数量，生产和维护成本更低。

（2）安全性好，当对人进行三维扫描时，人站到支撑板能够更好的保持姿势不变，相比支撑面旋转的三维扫描装置扫描效果更好，更安全。

（3）适应性强，支撑板的支撑高度以及俯拍摄像头的拍摄角度能够根据被扫描对象的高度自由调节，从而获得更好的扫描效果。

（4）稳定性更好，现有技术中环绕型扫描机构，由于图像采集装置需要在被采集对象侧方环绕一圈进行扫描，因此天然存在偏载，也就是说图像采集装置在环绕被测对象一圈过程中难以保持稳定性，而图像采集装置是否能够保持高度稳定，不产生抖动对后续三维建模质量和所需算力具有重大影响。

（5）本实用新型能够调整拍摄距离，从而适应不同大小的拍摄对象，利用最低成本获取最高图图像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的拍摄距离可变的三维扫描装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型三维扫描装置去掉拍摄支架和摄像头组件后局部剖切示意图；

图3为支撑平台和旋转支撑件安装关系示意图。

图4为径向移动机构结构示意图。

图5为支撑平台部分具体剖切示意图。

图6为图5中局部放大示意图A。

图7为拍摄支架和摄像头组件结构示意图。

图8为图7中保护盒体去掉前板示意图。

图9为图7中局部放大示意图B。

图10为图8中局部放大示意图C。

图11为保护盒体和第二补光灯安装关系示意图。

图12为图11中局部放大示意图D。

附图标记：100-支撑平台，101-底部平台，102-顶部平台，103-中心立柱，104-骨架，105-支撑板；

200-旋转支撑件，210-矩形桁架，211-横向钢管，212-纵向钢管，220-中间连接件，221-支撑底座，222-连接板，230-配重，240-轴承；

300-旋转机构，301-大齿轮，302-驱动齿轮，303-驱动电机；

400-拍摄支架，410-立杆，420-保护盒体，421-拍摄孔，422-侧板，423-背板，424-前板，430-底座板；

500-径向移动机构，501-径向导轨，502-滑块，503-锁紧结构；

600-摄像头组件，610-俯视摄像头，620-水平摄像头，630-俯仰关节，640-升降机构，641-升降导轨，642-升降滑块，643-锁紧件；

700-补光灯，710-第一补光灯，720-第二补光灯，730-活动支架，731-升降支架，7311-导向件，7312-滑动件，732-多自由度支架，7323-转轴，7321-支撑横杆，7322-多自由度关节，73221-第一转动关节，73222-第二转动关节；

800-滑动供电机构，810-电刷，820-滑环；

900-保护件，901-固定罩，902-第一伸缩罩，903-第二伸缩罩，904-保护封端板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种拍摄距离可变的三维扫描装置，包括支撑平台100、旋转支撑件200、拍摄支架400和摄像头组件600。

支撑平台100，用于支撑扫描对象。

旋转支撑件200，通过旋转机构300安装在支撑平台100上，能通过旋转机构300驱动绕着支撑平台100进行旋转。

拍摄支架400，通过径向移动机构500安装在旋转支撑件200上，通过径向移动机能够调整拍摄支架400相对于支撑平台100中心的距离。

摄像头组件600，安装于拍摄支架400上，用于在拍摄支架400跟随旋转支撑件200绕着支撑平台100旋转过程中，对扫描对象进行全方位的图像采集。

本申请通过径向移动机构500安装拍摄支架400，使得本发明的摄像头组件600拍摄距离可调，使得能够针对不同体积拍摄对象调整拍摄距离，使得本发明可以采用低成本摄像头，甚至采用定焦摄像头，使得本发明摄像头组件600拍摄的体图像清晰而稳定，对焦非常准确，画面细腻，颗粒感非常轻微，测光也比较准确，大大有利于后续三维建模效率，降低了算力需求。

需要说明的是，本发明的支撑平台可以现有技术中任意平台，当然也可以采用更具有优势的升降平台，为了本申请描述完整性，本申请提供一种具体实施例，如图2所示，所述支撑平台100包括底部平台101、顶部平台102和中心立柱103，所述顶部平台102通过中心立柱103安装在底部平台101上，顶部平台102和底部平台101之间空间为旋转支撑件200及旋转机构300安装空间；所述旋转支撑件200通过轴承240等转动副安装在中心立柱103上，以实现旋转支撑件200绕着支撑平台100四周自由旋转。

在一些实施例中，参加图2和图5所示，为了减轻重量，所述底部平台101和顶部平台102结构类似，均由骨架104和安装于骨架104上的支撑板105组成，一般情况下，所述支撑板105设置为圆形板。

需要说明的是，本发明旋转机构300可以采用现有技术中任意的旋转机构300，为了本申请描述完整性，本申请提供一种具体实施例，参加图5和图6所示，为支撑平台100基旋转机构300的局部剖切示意图，所述旋转机构300包括大齿轮301、驱动齿轮302和驱动电机303，所述大齿轮301同轴套在中心立柱103上，并且与旋转支撑件200保持相对固定；所述驱动齿轮302与大齿轮301啮合设置，驱动齿轮302安装在驱动电机303的输出轴上，所述驱动电机303固定在底部平台101上，驱动时，驱动电机303通过齿轮啮合驱动大齿轮301转动，从而驱动旋转支撑件200绕着中心立柱103转动。

在一些实施例中，如图5和 6所示，所述旋转支撑件200通过中间连接件220安装在中心立柱103上，具体的，所述中间连接件220包括支撑底座221和连接板222，所述支撑底座221中部设有轴孔，支撑底座221通过轴承240安装在中心立柱103上，支撑底座221可以设置为倒锥台结构，以提升其支撑性；所述大齿轮301通过螺栓固定在中心底座顶部，连接板222通过螺栓固定在大齿轮301上，所述旋转支撑件200通过螺栓固定在连接板222上。

在一些实施例中，如图3所示，所述旋转支撑件200为矩形桁架210，所述矩形桁架210一端通过连接件（示例性的，该连接件可以为螺栓或者螺钉）安装在连接板222上，另一端通过径向移动机构500安装拍摄支架400。

如图3所示，由于拍摄支架400及其上的摄像头组件600相对于支撑平台100来说是偏心存在，因为矩形桁架210与中心立柱103之间会存在弯矩，会阻碍旋转支撑件200的自由旋转或者使用寿命，因此在一些实施例中，在矩形桁架210远离拍摄支架400一端设置有配重230，来平衡这个弯矩，降低旋转支撑件200的转动阻力，提高旋转支撑件200的旋转寿命。

需要说明的是，所述矩形桁架210材质不限，在满足承载力要求情况下，越轻越好，如图3所示，一般为钢管焊接组成的桁架，具体是由横向钢管211和纵向钢管212焊接相连组成。

在一些实施例中，如图3和图4所示，所述径向移动机构500包括设于矩形桁架210外端的径向导轨501，所述拍摄支架400通过滑块502支撑安装在径向导轨501上，并且滑块502和径向导轨501之间设有用于锁定两者相对位置的锁紧结构503。

在一些实施例中，如图2所示，所述矩形桁架210上还设有针对径向移动机构500的保护件900，所述保护件900包括固定罩901、第一伸缩罩902和第二伸缩罩903，所述保护件900不仅保护径向移动机构500防止部件直接裸露在外，还防止对工作人员造成潜在威胁；所述固定罩901设置在矩形桁架210靠近支撑平台100一端，并且靠支撑平台100一侧，设置为内凹圆弧形，以最大程度与支撑平台贴合，但是不影响旋转支撑件200的自由转动，所述第一伸缩罩902一端连接固定罩901，另一端连接拍摄支架400底部靠近支撑平台100一侧，所述第二伸缩罩903一端连接拍摄支架400底部原理支撑平台100一侧，另一端连接至矩形桁架210外端尾部，更优的，可以在矩形桁架210外端尾部设置保护封端板904，所述第一伸缩罩902和第二伸缩罩903类型一样，均采用类风琴结构的伸缩罩，具体尺寸和形状根据需要设置。

需要说明的是，如图3和图4所示，径向导轨501类型不限，滑块502相应配合设置即可，锁紧结构503也根据导轨类型配合设置，比如可以将径向导轨501设置为燕尾导轨，滑块502底部相应的开设燕尾槽，此时锁紧结构503可以简化为设置在滑块502侧部的顶紧螺栓，拧紧顶紧螺栓时，螺栓前端顶在燕尾导轨侧壁，从而将滑块502和径向导轨501的相对位置锁定；为了提高稳定性，每个径向导轨501上可以设置两个滑块502，每个滑块502均设置一个顶紧螺栓作为锁紧结构503。

在一些实施例中，如图1、图7和图8所示，所述拍摄支架400包括立杆410和设于立杆410四周将其包围的保护盒体420；所述水平摄像头620安装在立杆410上，所述保护盒体420靠支撑平台100一侧设有与水平摄像头620对应的拍摄孔421；具体的，所述立杆410底端通过连接件（示例性的，该连接件可以为螺栓或者螺钉）固定在底座板430上，所述底座板430固定所有滑块502上，实现立杆410和滑块502的连接；所述保护盒体420也安装在底座板430上。

在一些实施例中，如图7和图8所示，所述摄像头组件600包括俯视摄像头610和若干水平摄像头620，所述俯视摄像头610通过第一连接件安装在拍摄支架400顶部，通过调整安装角度，使得俯视摄像头610倾斜向下拍摄；若干水平摄像头620上、下间隔的安装在拍摄支架400上，用于水平角度拍摄。

本发明实施例中，所述水平摄像头620数量不限，根据实际需要进行选择，一般可以为3-10，比如本发明附图7中给出的示意图是5个。

本发明实施例中，如图7所示，所述第一连接件为俯仰关节630，所述俯视摄像头610通过俯仰关节630安装在立柱顶部，通过俯仰关节630可以调整俯视摄像头610的俯仰角度，以适应不同高度的拍摄对象。

在一些实施例中，如图7所示，所述保护盒体420包括两侧板422、背板423和能打开的前板424，通过打开前板424能够对其内的水平摄像头620进行安装；所述拍摄孔421设置于前板424上，便于拍摄；所述背板开设有蜂窝状网孔，便于通风散热。

在一些实施例中，如图7和图8所示，所述拍摄孔421为竖直方向设置的腰孔，所述水平摄像头620通过升降机构640安装在立杆410上，通过升降机构640能够在小范围内调整每个水平摄像头620的高度，从而对设备进行高精度微调。

在一些实施例中，如图10所示，所述升降机构640包括升降导轨641、升降滑块642和锁紧件643，所述升降导轨641为固定在立杆410上的燕尾导轨，所述升降滑块642上设有与导轨配合的燕尾槽，所述锁紧件643为设于升降滑块642侧面的顶紧螺栓，拧紧顶紧螺栓时，螺栓前端顶在燕尾导轨侧面，从而将升降滑块642和升降导轨641的相对位置锁定。

在一些实施例中，如图7所示，所述保护盒体420上设有补光灯700；所述补光灯700包括设于前板424上的第一补光灯710和设于保护盒体420两侧侧板422的第二补光灯720，

在一些实施例中，如图7所示，所述第一补光灯710为竖直方向安装的灯带；所述第二补光灯720为安装在保护盒体420两侧面的平板灯。

在一些实施例中，如图7所示，平板灯作为临时补光设备，因此所述第二补光灯720通过活动支架730安装在保护盒体420上，使得能够调整第二补光灯720的高度、姿态以及折叠，可以根据需要调整第二补光灯720的高度和合适姿态，甚至在不需要时，将其折叠起来，避免对现场工作人员产生干扰。

在一些实施例中，如图7所示，所述活动支架730包括依次相连的升降支架731和多自由度支架732，所述升降支架731安装在保护盒体420上，所述第二补光灯720安装在多自由度支架732上。

在一些实施例中，如图7和图9所示，所述升降支架731包括导向件7311和套设于导向件7311上能自由上下运动的滑动件7312，所述导向件7311通过第二连接件竖直的安装在保护盒体420上，第二连接件可以为L型支架等，连接方式可以是焊接或者螺栓连接；所述滑动件7312与导向件7311通过阻尼配合安装或者两者之间设有能锁定位置的锁定机构；比如，导向件7311为通过第二连接件竖直固定在保护盒体420上的滑柱，滑动件7312为套设在滑柱上的滑动环，锁定机构为设置于滑动环侧壁上的顶紧螺栓，人工驱动滑动环沿着滑柱上下滑动，以调整第二补光灯720的高度，并通过锁定机构锁紧相对高度；当然所述升降支架731也可以设置为自动装置，本实施例仅仅从成本和需求角度设置为一种能够满足需要的简单低成本机构。

在一些实施例中，如图9和图11所示，所述多自由度支架732包括支撑横杆7321和多自由度关节7322，支撑横杆7321一端通过轴线竖直的转动副安装在滑动件7312上，另一端通过多自由度关节7322安装第二补光灯720，通过轴线竖直的转动副能实现第二补光灯720的折叠调整，通过多自由度关节7322能实现第二补光灯720的姿态调整，示例性的，轴线竖直的转动副可以为竖直设置的转轴7323，通过设置竖直的转轴7323，使得第二补光灯即可折叠，又无需额外的部件来锁定折叠状态，通过外力轻松完成折叠，并由于支撑横杆7321自身重力作用自动锁定当前状态。

在一些实施例中，如图12所示，所述多自由度关节7322可以采用球面关节，也可以采用第一转动关节73221和第二转动关节73222相互垂直相连组成的多自由度关节7322，每个转动关节均可以采用阻尼关节，这样既能便于调节位置，又能方便锁定。

需要说明的是，由于拍摄支架400是需要360度旋转，因此摄像头组件600供电可以采用电池供电或者采用具有余量的软质导线，拍摄支架400的旋转是往复旋转，比如单侧最大旋转角度400度，也能满足扫描要求。

作为一种更优的供电方式，可以采用滑动供电机构800，具体包括电刷810和滑环820（导电滑环820），所述滑环820通过轴承240安装在立柱上，滑环820本身与旋转支撑件200保持相对固定设置，电刷810和滑环820之间通过滑动配合取电，电刷810通过导向连接至电源，滑环820通过导向连接至拍摄支架400上的各个用电设备。

使用时，被扫描对象，比如人站立在支撑平台100上，调整好补光灯700，根据需要选择或者调整第二补光灯720，根据需要调整俯视摄像头610的俯仰角度；然后启动驱动电机303，通过驱动电机303驱动旋转机构300驱动绕着支撑平台100进行旋转；同时启动摄像头组件600进行拍摄，拍摄数据采集后进行后续的三维建模，实现三维扫描。

以上所述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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拍摄距离可变的三维扫描装置，其特征在于：包括

支撑平台，用于支撑扫描对象；

旋转支撑件，通过旋转机构安装在支撑平台上，能通过旋转机构驱动绕着支撑平台进行旋转；

拍摄支架，通过径向移动机构安装在旋转支撑件上，通过径向移动机能够调整拍摄支架相对于支撑平台中心的距离；

摄像头组件，安装于拍摄支架上，用于在拍摄支架跟随旋转支撑件绕着支撑平台旋转过程中，对扫描对象进行全方位的图像采集。

2.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于：所述径向移动机构包括设于旋转支撑件上的径向导轨，所述拍摄支架通过滑块支撑安装在径向导轨上，并且滑块和径向导轨之间设有用于锁定两者相对位置的锁紧结构。

3.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于：所述摄像头组件包括俯视摄像头和若干水平摄像头，所述俯视摄像头通过第一连接件安装在拍摄支架顶部，通过调整安装角度，使得俯视摄像头倾斜向下拍摄；若干水平摄像头上、下间隔的安装在拍摄支架上，用于水平角度拍摄。

4.根据权利要求3所述的三维扫描装置，其特征在于：所述拍摄支架包括立杆和设于立杆四周将其包围的保护盒体；所述水平摄像头安装在立杆上，所述保护盒体靠支撑平台一侧设有与水平摄像头对应的拍摄孔。

5.根据权利要求4所述的三维扫描装置，其特征在于：所述保护盒体上设有补光灯；所述补光灯包括设于保护盒体靠支撑平台前侧面上的第一补光灯和设于保护盒体两侧的第二补光灯。

6.根据权利要求5所述的三维扫描装置，其特征在于：所述第一补光灯为竖直方向安装的灯带；所述第二补光灯为安装在保护盒体两侧面的平板灯。

7.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其特征在于：所述第二补光灯通过活动支架安装在保护盒体上，使得所述第二补光灯能够折叠以及能够调整所述第二补光灯的高度和姿态。

8.根据权利要求7所述的三维扫描装置，其特征在于：所述活动支架包括依次相连的升降支架和多自由度支架，所述升降支架安装在保护盒体上，所述第二补光灯安装在多自由度支架上。

9.根据权利要求8所述的三维扫描装置，其特征在于：所述升降支架包括导向件和套设于导向件上能自由上下运动的滑动件，所述导向件通过第二连接件竖直的安装在保护盒体上，所述滑动件与导向件通过阻尼配合安装或者两者之间设有能锁定位置的锁定机构。

10.根据权利要求9所述的三维扫描装置，其特征在于：所述多自由度支架包括支撑横杆和多自由度关节，支撑横杆一端通过轴线竖直的转动副安装在滑动件上，另一端通过多自由度关节安装第二补光灯，通过轴线竖直的转动副能实现第二补光灯的折叠调整，通过多自由度关节能实现第二补光灯的姿态调整。