CN220960008U - 一种基于线激光的3d相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于线激光的3D相机。该3D相机包括激光投射模组、至少一个成像模组和相机主板；激光投射模组和成像模组均与相机主板连接；其中，激光投射模组包括安装座、电机和激光投射组件；电机设置在安装座上；激光投射组件包括激光器和用于将激光器固定于电机上的激光器固定座；当电机处于工作状态时，电机驱动激光器转动以将激光条纹投射至目标物体表面的不同位置。该3D相机能够对没有纹理或者纹理较弱的目标物体进行测量，抗环境光性能好，测量准确，精度较高，获取目标物体的三维立体数据；采用的激光投射模组尺寸小，使相机的尺寸可以做到较小，安装更加灵活，使用更广泛，可以安装在架子上使用，也可以配合机械臂使用。

Description

一种基于线激光的3D相机

技术领域

本实用新型涉及3D视觉技术领域，尤其涉及一种基于线激光的3D相机。

背景技术

3D视觉能够获取目标物体的三维信息，已成为机器视觉领域中的一个重要研究方向。对于3D视觉系统来说，通常通过转动反射振镜以实现向检测区域范围的不同位置发射激光。

一个运行稳定性高、结构尺寸小、精度高、控制简单的激光投射模组是至关重要的。为设置反射振镜，导致激光投射模组的整体尺寸较大，不利于3D相机的小型化。而且，当对激光投射效果要求较高时，现有技术这种利用反射振镜的方案无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于线激光的3D相机，该3D相机采用一种结构紧凑、尺寸小的激光投射模组。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

1、一种基于线激光的3D相机，包括激光投射模组、至少一个成像模组和相机主板；所述激光投射模组和所述成像模组均与所述相机主板连接；

其中，所述激光投射模组包括安装座、电机和激光投射组件；所述电机设置在所述安装座上；所述激光投射组件包括激光器和用于将所述激光器固定于所述电机上的激光器固定座；

当所述电机处于工作状态时，所述电机驱动所述激光器转动以将激光条纹投射至目标物体表面的不同位置。

2、根据技术方案1所述的3D相机，所述成像模组的数量为两个，两个所述成像模组分别位于所述激光器的两侧。

3、根据技术方案2所述的3D相机，两个所述成像模组平行设置或倾斜设置。

4、根据技术方案1至3任一项所述的3D相机，所述3D相机还包括外壳；所述外壳的内部形成有容纳空间，所述激光投射模组、所述成像模组和所述相机主板位于所述容纳空间内；所述外壳上开设有激光出射窗口和成像采集窗口。

5、根据技术方案4所述的3D相机，所述外壳包括前壳和后壳，所述前壳与所述后壳可拆卸地固定连接；所述激光出射窗口和所述成像集采窗口开设于所述前壳；

所述3D相机还包括转接板，所述转接板位于所述容纳空间内，与所述前壳或所述后壳可拆卸地固定连接；

所述转接板将所述容纳空间分为与所述前壳对应的前部区域和与所述后壳对应的后部区域；所述激光投射模组和所述成像模组安装在所述转接板上，且被置于所述前部区域；所述相机主板安装在所述转接板或后壳上，且被置于所述后部区域。

6、根据技术方案5所述的3D相机，所述3D相机还包括与所述相机主板连接的风扇；所述后壳的外侧设置有凹槽，所述凹槽包括相连的第一区域和第二区域；所述第一区域内安装有所述风扇，所述第二区域内设置有风道；

优选地，所述凹槽的上方可拆卸地固定连接有盖板，所述盖板在所述第一区域对应的位置处设置有散热孔。

7、根据技术方案6所述的3D相机，所述3D相机还包括接口，所述接口与所述相机主板连接，所述后壳上设置有与所述接口对应的安装孔。

8、根据技术方案1至7任一项所述的3D相机，所述电机为空心轴电机，具有固定部、与所述固定部连接且可相对于所述固定部旋转的旋转部和贯穿所述固定部及旋转部的空腔；

所述固定部安装在所述安装座上；所述激光器固定座安装在所述旋转部上。

9、根据技术方案8所述的3D相机，所述激光投射模组还包括导电滑环；所述导电滑环位于所述空腔内，与所述激光器连接，用于为所述激光器传输电流。

10、根据技术方案9所述的3D相机，所述激光器固定座的底部设置有与所述空腔连通的第一通道，用于布放所述导电滑环的转子出线。

11、根据技术方案10所述的3D相机，所述激光器固定座的底部设置有卡套部，所述卡套部可卡入所述空腔内；

所述卡套部为非封闭式的环状结构，具有缺口，所述缺口与所述第一通道连通。

12、根据技术方案1至11任一项所述的3D相机，所述激光器固定座上设置有固定孔，所述激光器位于所述固定孔中。

13、根据技术方案12所述的3D相机，所述激光器固定座的左侧区域设置有第二通道，所述第二通道与所述固定孔连通，使所述激光器固定座的左侧区域形成开口结构；

所述第二通道将所述激光器固定座的左侧区域分为位于所述第二通道下方的第一夹紧体和位于所述第二通道上方的第二夹紧体；

所述第一夹紧体和所述第二夹紧体通过紧固件固定连接，以夹紧所述固定孔中的所述激光器。

14、根据技术方案13所述的3D相机，所述第一夹紧体上设置有第一凹槽，所述第二夹紧体上相对设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽均与所述第二通道连通。

15、根据技术方案12所述的3D相机，所述激光器不可拆卸地固定在所述固定孔中，使所述激光投射组件为一体式结构。

16、根据技术方案1至15任一项所述的3D相机，所述激光器固定座上设置有左摆限位件，用于限制所述激光器的左摆角度；和/或

所述激光器固定件上设置有右摆限位件，用于限制所述激光器的右摆角度。

17、根据技术方案1至16任一项所述的3D相机，所述激光投射模组还包括编码器组件；所述编码器组件包括编码器和编码器固定座；

所述编码器具有编码器码盘和编码器读头，所述编码器码盘固定在所述激光器固定座上，所述编码器读头通过所述编码器固定座固定在所述安装座上。

18、根据技术方案1至17任一项所述的3D相机，所述激光投射模组还包括控制板，所述控制板装设于所述安装座的侧面；所述电机和所述激光器均与所述控制板连接。

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

将线激光与双目立体视觉相结合，能够对没有纹理或者纹理较弱的目标物体进行测量，抗环境光性能好，测量准确，精度较高，获取目标物体的三维立体数据。

将激光器固定在电机上，电机“背负”激光器转动，使电机能够直接带动激光器转动，将激光器输出的激光投射至检测区域不同位置，完成对检测区域内目标物体的激光扫描。这一布局设计减少了激光投射模组的尺寸，使其整体结构更加紧凑，适合在对尺寸有较高要求的应用场景中使用。

相比借助反射振镜来实现激光扫描的技术方案，本申请的技术方案直接将激光器输出的激光投射至检测区域不同位置，激光投射效果更佳。

采用空心轴电机及内置导电滑环的技术方案，实现电机带动激光器转动时，为激光器传输电流；通过加装编码器使模组变为闭环控制系统，使电机运行速度波动率降低，从而提高激光线的线间距均匀性，提高采图质量。

对激光器固定座的结构进行优化设计：激光器固定座的底部设置了与空腔连通的第一通道，布放导电滑环的转子出线；激光器固定座的底部设置有卡套部，可以卡入电机的空腔内，既能起到连接激光器固定座和旋转部的作用，还能起到定位的作用，定位电机的轴心位置，保证后续零部件装配的同轴度；激光器固定座设置有第二通道，第二通道位于激光器固定座的左侧区域，第二通道与固定孔连通，使激光器固定座的左侧区域形成开口结构，第二通道将激光器固定座的左侧区域分为位于第二通道上方的第一夹紧体和位于第二通道下方的第二夹紧体，当将激光器置于固定孔中时，通过紧固件将第一夹紧体和第二夹紧体固定，两者可以在紧固件的连接下发生形变，从而夹紧位于固定孔中的激光器；还在第一夹紧体上设置有第一凹槽，第二夹紧体上相对设置有第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽均与第二通道连通，第一凹槽与第二凹槽形成的空间可以用于收纳激光器尾部的接线。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施方式的基于线激光的3D相机的一种结构示意图；

图2是本申请实施方式的基于线激光的3D相机的结构爆炸图；

图3是本申请实施方式的激光投射模组的立体结构示意图；

图4是本申请实施方式的激光投射模组另一角度下的立体结构示意图；

图5是本申请另一实施方式的激光投射模组的立体结构示意图；

图6是本申请实施方式的电机、激光器和激光器固定座装配后的示意图；

图7是本申请实施方式的激光器固定座某个角度下的结构示意图；

图8是本申请实施方式的激光器固定座某个角度下的结构示意图；

图9是本申请实施方式的激光器固定座某个角度下的结构示意图；

图10是本申请实施方式的激光器固定座某个角度下的结构示意图；

图11是本申请实施方式的安装座的立体结构示意图；

图12是本申请实施方式提供的3D相机外壳的结构示意图；

图13是本申请实施方式提供的后壳的结构示意图，A为带有风扇和盖板的示意图，B为拆除盖板的示意图。

附图标记说明：

1：激光投射模组；111：底板；112：第一侧壁；113：第二侧壁；114：第三侧壁；115：第四侧壁；121：固定部；122：旋转部；131：激光器；1311：激光束；132：激光器固定座；1321：第一通道；1322：卡套部；1323：固定孔；1324：第二通道；1325：第一夹紧体；13251：第一凹槽；1326：第二夹紧体；13261：第二凹槽；1327：左摆限位件；1328：右摆限位件；141：编码器；142：编码器固定座；151：控制板；

2：成像模组；

3：相机主板；

4：外壳；41；激光出射窗口；42：成像采集窗口；43：前壳；44：后壳；45：凹槽；46：风道；47：盖板；471：散热孔；48：安装孔；

5：转接板；

6：风扇；

7：接口。

实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，并不表示任何顺序或者重要性。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本申请的描述中，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

本申请的实施例提供了一种基于线激光的3D相机，参考图1和图2，包括激光投射模组1、至少一个成像模组2和相机主板3；所述激光投射模组1和所述成像模组2均与所述相机主板3连接；

其中，所述激光投射模组1包括安装座、电机和激光投射组件；所述电机设置在所述安装座上；所述激光投射组件包括激光器和用于将所述激光器固定于所述电机上的激光器固定座；

当所述电机处于工作状态时，所述电机驱动所述激光器转动以将激光条纹投射至目标物体表面的不同位置。

在本申请提供的技术方案中，激光投射模组1与相机主板3连接，被配置为在相机主板3的控制下将激光器发出的线性激光条纹投射至目标物体表面的不同位置。

参考图3和图4，包括安装座、电机和激光投射组件；电机设置在安装座上；激光投射组件包括激光器131和用于将激光器131固定于电机上的激光器固定座132；

当电机处于工作状态时，电机驱动激光器131转动以实现将激光器131输出的激光投射至检测区域不同位置。

需要说明的是，图中所示的激光器为一字线激光器，1311代表激光器131投射出的激光束。

图5示出了激光投射模组1另一种可能的结构示意图，包括安装座、电机和激光投射组件；电机设置在安装座上；激光投射组件包括激光器131和用于将激光器131固定于电机上的激光器固定座132；当电机处于工作状态时，电机能够驱动激光器131转动以实现将激光器131输出的激光条纹投射至目标物体表面的不同位置。

本申请的激光投射模组1将激光器131固定在电机上，电机“背负”激光器131转动，使电机能够直接带动激光器131转动，将激光器131输出的激光投射至检测区域不同位置，从而将激光投射至位于检测区域内的目标物体的表面，完成对目标物体的激光扫描。这一布局设计减少了激光投射模组1的尺寸，使其整体结构更加紧凑，适合在对尺寸有较高要求的应用场景中使用。如，在一些应用场景中，3D相机需装配在承重受限的轻型机械臂上使用。如，在一些应用场景中，3D相机所处的工作环境空间狭小。又如，3D相机用作机器人视觉系统时，机器人的内部空间狭小。

此外，相比借助反射振镜来实现激光扫描的技术方案，本申请的技术方案直接将激光器131输出的激光投射至检测区域不同位置，激光投射效果更佳。以一字线激光为例，投射至检测区域的一字线激光条纹的线宽一致性、亮度均匀性等更佳。

参考图6，应当理解的是，在本申请提供的技术方案中，激光器131的激光出射方向a与电机的转轴方向b方向是相互垂直的，这使电机背负激光器131转动时能够将激光器131输出的激光投射至检测区域不同位置。还应当理解的是，当激光器131为一字线激光器时，一字线激光器的激光发射口方向c(理论上与激光条纹的上下两端的方向一致)平行于电机的转轴方向b，这使电机背负激光器转动时能够在检测区域不同位置投射线性激光条纹，将线性激光条纹投射至位于检测区域内的目标物体的表面。

应当理解的是，前述内容中提及的“背负”是以图3至图5中所示朝向而言。在图3至图5中，在空间位置上，电机在下，激光投射组件在上。在实际使用中，激光投射模组1整体朝向并不限定于图中所示朝向。但应当理解的是，无论激光投射模组1的整体朝向如何，在空间位置上是否电机在下，激光投射组件在上，都不影响本申请技术方案所包含的电机驱动激光器转动这一原理。

在一些优选的实施方式中，本申请技术方案中的电机为空心轴电机，具有固定部121、与固定部121连接且可相对于固定部121旋转的旋转部122和贯穿固定部121及旋转部122的空腔(未示出)；固定部121安装在安装座上；激光器固定座132安装在旋转部122上。应当理解的是，空腔位于电机的轴心位置。

进一步优选的，激光投射模组1还包括导电滑环(未示出)；导电滑环位于空腔内，与激光器131连接，用于为激光器131传输电流，实现对激光器的供电及控制。

采用盘式结构的空心轴电机作为驱动装置，便于实现本申请技术方案中的电机“背负”激光器方案。

空心轴电机为市售产品，它具有固定部121、旋转部122和贯穿固定部121和旋转部122的空腔。固定部121为含有电机定子的定子侧，旋转部122为含有电机转子的转子侧。因此，旋转部122可相对于固定部121进行360°旋转。固定部121的底部安装在安装座上，旋转部122的顶部则安装有激光器固定座132，使激光器131通过激光器固定座132安装在旋转部122的顶部。当旋转部122旋转时，激光器131能够随之转动。

需要说明的是，空心轴电机可以采用空心轴无刷电机，其可靠性高，使用寿命长。

本申请采用空心轴电机及内置导电滑环的技术方案。空心轴电机具有的空腔内设置有导电滑环，实现电机带动激光器131转动时，为激光器131传输电流。

在实际制造过程中，导电滑环可以选用耐磨性能优异的电刷材料，提高导电滑环的工作寿命。

在实际制造过程中，可以对电机的磁铁结构进行调整，使其低速转动性能更稳定。

本申请的技术方案借助激光器固定座132将激光器131固定在电机上。图3和图4示出了一种分体式结构的方案。图5示出了一体式结构的方案。

在图3和图4所示的结构中，激光器131与激光器固定座132为分体式结构。在图3所示的结构中，激光器131与激光器固定座132通过不可拆卸地方式固定在一起，形成一体式结构，减少装配工作量。

在一些优选的实施方式中，本申请的技术方案对上文提及的分体式结构中的激光器固定座132的结构进行了优化设计。下面结合图7至图10对激光器固定座132的优化设计方案进行说明。

〈一〉激光器固定座132的底部设置有第一通道1321

在装配激光投射模组1时，位于空腔中的导电滑环的转子出线需要与激光器131连接(一般是与激光器131尾部的接线连接)。本申请的技术方案在激光器固定座132的底部设置了与空腔连通的第一通道1321，用于布放导电滑环的转子出线。

应当理解的是，由于激光器131的接线一般位于激光器131的尾部，因此，第一通道1321在激光器固定座132的底部的较佳设计满足如下因素：

所述第一通道1321以空腔处为起点向激光器131的尾部所在区域延伸。

〈二〉激光器固定座132的底部设置有卡套部1322

卡套部1322为凸出的非封闭式环状结构，可以卡入电机的空腔内。卡套部1322既能起到连接激光器固定座132和旋转部122的作用，还能起到定位的作用。这是由于空腔是电机的轴心位置，激光器固定座132可以借助卡套部1322以定位电机的轴心位置，保证后续零部件(如编码器)装配的同轴度。

此外，非封闭式的卡套部1322具有缺口，缺口与第一通道1321连通。这一结构设计使卡套部1322不影响导电滑环的转子出线的布放。

应当理解的是，在本申请的技术方案中，激光器固定座132与旋转部122一方面可以通过卡套部1322实现连接，另一方面，还可以通过螺纹连接(如螺钉连接或紧固螺钉连接)或焊接或胶接等方式实现连接。

〈三〉激光器固定座132上设置有用于安装激光器131的固定孔1323

将激光器131安装在固定孔1323中，不但能够起到固定激光器131的作用，还能避免激光投射模组1在工作过程中因碰撞而影响激光器131稳定性或者在使用或运输过程中因碰撞而损坏激光器131。

需要说明的是，前文第一通道1321可以与固定孔1323连通，也可以不与固定孔1323连通。

〈四〉激光器固定座132设置有第二通道1324

以图7中所示位置为例进行说明，第二通道1324位于激光器固定座132的左侧区域，第二通道1324与固定孔1323连通，使激光器固定座132的左侧区域形成开口结构；

第二通道1324将激光器固定座132的左侧区域分为位于第二通道1324上方的第一夹紧体1325和位于第二通道1324下方的第二夹紧体1326；

第一夹紧体1325和第二夹紧体1326通过紧固件固定连接，以夹紧固定孔1323中的激光器131。

当将激光器131置于固定孔1323中时，通过紧固件将第一夹紧体1325和第二夹紧体1326固定，两者可以在紧固件的连接下发生形变，从而夹紧位于固定孔1323中的激光器131。

在一些优选的实施方式中，第一夹紧体1325上设置有第一凹槽13251，第二夹紧体1326上相对设置有第二凹槽13261，第一凹槽13251和第二凹槽13261均与第二通道1324连通。第一凹槽13251与第二凹槽13261形成的空间可以用于收纳激光器131尾部的接线。

应当理解的是，在一些优选的实施方式中，上文提及的一体式结构中的激光器固定座132也可以具有如下一个或多个优化设计(图5未示出)：

一是激光器固定座132的底部设置有第一通道，用于布放导电滑环的转子出线。

由于激光器131的接线一般位于激光器131的尾部，因此，第一通道在激光器固定座132的底部的较佳设计满足如下因素：

第一通道以空腔处为起点向激光器131的尾部所在区域延伸。

一是激光器固定座132的底部设置有卡套部，卡套部为凸出的非封闭式环状结构，可以卡入电机的空腔内。

此外，非封闭式的卡套部具有缺口，缺口与第一通道连通。这一结构设计使卡套部不影响导电滑环的转子出线的布放。

激光器固定座132与旋转部122一方面可以通过卡套部实现连接，另一方面，还可以通过螺纹连接(如螺钉连接或紧固螺钉连接)或焊接或胶接等方式实现连接。

一是激光器固定座132上设置有用于安装激光器131的固定孔。将激光器131安装在固定孔中，不但能够起到固定激光器131的作用，还能避免激光投射模组1在工作过程中因碰撞而影响激光器131稳定性或者在使用或运输过程中因碰撞而损坏激光器131。

第一通道可以与固定孔连通，也可以不与固定孔连通。

在本申请的技术方案中，基于尺寸要求，安装座可以有不同形式。图3、图4和图11示出了安装座的一种形式。下面对结合图3、图4和图11对其进行说明。

如图所示，安装座包括底板111以及围设在底板111上的第一侧壁112、第二侧壁113、第三侧壁114和第四侧壁115；底板111、第一侧壁112、第二侧壁113、第三侧壁114和第四侧壁115形成有容置空间；电机安装在底板111上且电机和激光投射组件位于容置空间内。

应当理解的是，激光投射组件中的激光器131部分或全部位于容置空间内。

本申请提供的激光投射模组1将功能结构件置于安装座形成的容置空间内(激光器131部分或全部位于容置空间内)，使激光投射模组1整体结构更加紧，还能增强激光投射模组1的稳固性和安全性。在将激光投射模组1用于3D相机或者机器人视觉系统时，可直接将其安装于适宜位置。

在一些实施方式中，第一侧壁112可以为中空的框架结构。由于激光器131的尾部靠近第一侧壁112，中空设计既利于散热，还不会磨损尾部接线。在一些实施方式中，作为靠近激光器131的头部的结构，第三侧壁114上设置有激光出射窗口41。还可以设置有其他功能窗口。

在一些优选的实施方式中，激光器固定座132上设置有左摆限位件1327，用于限制激光器131的左摆角度。以图11所示安装接的结构设计为例，左摆限位件1327与第二侧壁113配合以限制激光器131的左摆角度。进一步优选地，第二侧壁113上可以设置有限位柱，左摆限位件1327通过限位柱配合以限制激光器131的左摆角度。

左摆限位件1327的工作原理：当激光器131左摆时，设置在激光器固定座132的左摆限位件1327随之向左摆动。一旦左摆限位件1327受到第二侧壁113(一些实施方式中是第二侧壁113上的限位柱)的阻挡，则激光器131无法继续向左摆动，左摆角度达到最大。

在一些优选的实施方式中，激光器131固定件上设置有右摆限位件1328，用于限制激光器131的右摆角度。以图11所示安装座的结构为例，右摆限位件1328与第二侧壁113配合以限制激光器131的右摆角度。在一些优选的实施方式中，当第二侧壁113上设置有限位柱时，右摆限位件1328通过限位柱配合以限制激光器131的右摆角度。

右摆限位件1328的工作原理：当激光器131右摆时，设置在激光器固定座132的右摆限位件1328随之向右摆动。一旦右摆限位件1328受到第二侧壁113(一些实施方式中是第二侧壁113上的限位柱)的阻挡，则激光器131无法继续向右摆动，右摆角度达到最大。

需要说明的是，“左摆限位件”、“左摆角度”、“右摆限位件”和“右摆角度”中涉及的“左摆”和“右摆”指的是激光器131的头部的摆动方向。这一语义下，当激光器131左摆时，本实用新型指的是激光器131的头部向左摆动。相应地，激光器131投射出的激光(如线性激光条纹)在检测区域上也向左摆动。这一语义下，当激光器131右摆时，本实用新型指的是激光器131的头部向右摆动。相应地，激光器131投射出的激光(如线性激光条纹)在检测区域上也向右摆动。

在一些优选的实施方式中，激光投射模组1还包括编码器组件；编码器组件包括编码器141和编码器固定座142；编码器具有编码器码盘和编码器读头，编码器码盘固定在激光器固定座132上，编码器读头通过编码器固定座142固定在安装座上。以图11所示安装座的结构为例，编码器读头通过编码器固定座142固定在第二侧壁113上。在本申请的技术方案中，编码器组件位于激光投射组件的上部，编码器141与激光器固定座132相连，从而能够获取与激光器固定座132相连的电机的运转数据。

编码器141使激光投射模组1变成闭环控制系统，使电机运行速度更匀速(速度波动率降低)，能够提高激光线的线间距均匀性，提高采图质量。在一些优选的实施方式中，编码器141为脉冲式，包括了该激光投射模组1的3D相机具备脉冲触发功能，根据编码器脉冲信号实现3D相机的采图，采用脉冲方式后，对电机运行速度的均匀性要求降低。

在一些优选的实施方式中，激光投射模组1还包括控制板151，控制板151装设于安装座的侧面。以图11所示安装座的结构为例，控制板151安装于第四侧壁115上。控制板151作为激光投射模组1的控制系统，与电机和激光器131连接。当激光投射模组1包括编码器组件时，还与编码器141连接。控制板151用于控制电机的运转、激光器131的开与关、激光器131的亮度调节、编码器141数据收集等，还可以与3D相机进行通信。在一些实施方式中，第四侧壁115可以为中空的框架结构，便于控制板散热。

应当理解的是，当采用导电滑环时，导电滑环的定子出线与控制板151连接，转子出线与激光器131连接。

应当理解的是，控制板151可以包括一件，集成有上述全部功能模块，便于装配；还可以包括多件，将某一个或多个功能模块独立设置，可以进一步减少模组尺寸。

图5示出了安装座的另一种可能的结构形式。下面结合图5对应用图5所示安装座的激光投射模组1的技术方案进行说明。

安装座为L型结构，包括底板111和第一侧壁112。电机安装在底板111上。

在一些优选的实施方式中，激光投射模组1还包括编码器组件，；编码器组件包括编码器141和编码器固定座142；编码器具有编码器码盘和编码器读头，编码器码盘固定在激光器固定座132上，编码器读头通过编码器固定座142固定在安装座上。以图5所示安装座的结构为例，编码器读头通过编码器固定座142固定在第一侧壁112上。

在一些优选的实施方式中，激光投射模组1还包括控制板(图5未示出)，控制板独立设置。控制板作为激光投射模组1的控制系统，与电机和激光器连接。当激光投射模组1包括编码器组件时，还与编码器连接。控制板用于控制电机的运转、激光器131的开与关、激光器131的亮度调节、编码器141数据收集等，还可以与3D相机进行通信。

在图5所示的方案中，激光投射模组1的整体尺寸相较于图3和图4所示方案在左右方向上的尺寸更小、更紧凑，更适用于机器人中。

在一些优选的实施方式中，激光器131为一字线激光器。应当理解的是，基于需求，一字线激光器可以替换为其他类型的激光器。

激光投射模组1整体方案优势：

参考图3和图4，从下到上依次为：安装座-电机(内置导电滑环)-激光投射组件-编码器组件，模组左侧用于安装控制板51。通过串联布局方式，可以使左右方向尺寸大大减小，结构更加紧凑，同时稳定性高、精度高、控制简单，提供了一种可以应用于为双目立体视觉技术的且稳定性高、尺寸小、重量轻、精度高、控制简单的激光投射模组1。

另外，图5所示模组结构适用于机器人。考虑到机器人头部实际尺寸，将控制板独立设置，把编码器安装座固定座42从右侧移到后侧，对激光投射模组1的尺寸进行了进一步优化。

在本申请提供的技术方案中，成像模组2与相机主板3连接，被配置为在相机主板3的控制下采集带有线性激光条纹的目标物体的图像，并将图像数据传输至相机主板3。

在一些优选的实施方式中，成像模组2的数量为两个，两个所述成像模组2分别位于所述激光器的两侧，分别从不同角度采集目标物体的图像，构成双目立体视觉系统。成像模组2包括工业相机和相机镜头。在一些实施方式中，镜头与相机可拆卸地固定连接。需要说明的是，工业相机可以为黑白相机，也可以为彩色相机。

在一些实施方式中，两个成像模组2可以平行设置。

在一些实施方式中，两个成像模组2可以倾斜设置，与水平方向的夹角可以根据需求而确定。

在本申请提供的技术方案中，相机主板3是3D相机的控制系统，与激光投射模组1和成像模组2连接，实现对激光投射模组1和成像模组2的供电及控制，并将成像模组2采集的图像数据传输至外部的计算处理装置。

在一些实施方式中，相机主板3还可以是处理系统，嵌入处理算法模块，能够对接收到的图像数据进行数据处理，生成深度数据或应用结果数据，使3D相机不仅仅是数据采集端，还是智能终端。

在一些实施方式中，如前文所述，激光投射模组1包括控制板151，此时，相机主板3可通过控制板151实现与激光投射模组1的连接。

在本申请提供的技术方案中，3D相机还包括外壳4；外壳4的内部形成有容纳空间；激光投射模组1、成像模组2和相机主板3位于容纳空间内；外壳4上开设有激光出射窗口41和成像采集窗口42。

应当理解的是，激光投射模组1的出光端对应设置在激光出射窗口41处，成像模组2的取景窗口对应设置在成像采集窗口42处。

应当理解的是，成像采集窗口42的数量与成像模组2的数量相对应。在一些实施方式中，当成像模组2有两个时，外壳4上也相应地开设有两个成像采集窗口42。

在一些实施方式中，激光出射窗口41与成像采集窗口42处封装有镜片。

在一些优选的实施方式中，外壳4包括前壳43和后壳44，前壳43与后壳44可拆卸地固定连接；激光出射窗口41和成像集采窗口开设于前壳43。

在一些优选的实施方式中，3D相机还包括转接板5，转接板5位于容纳空间内，与前壳43或后壳44可拆卸地固定连接；转接板5将容纳空间分为与前壳43对应的前部区域和与后壳44对应的后部区域；激光投射模组1和成像模组2安装在转接板5上，且被置于前部区域；相机主板3安装在转接板5或后壳44上，且被置于后部区域。

可拆卸的外壳4配合转接板5的结构设计，再将激光投射模组1和成像模组2置于前壳43对应的前部区域，将相机主板3置于后壳44对应的后部区域，使3D相机便于装配。此外，将外壳4内部空间合理利用，可减少3D相机的尺寸。

在一些优选的实施方式中，3D相机还包括与相机主板3连接的风扇6，用于为相机主板3散热；后壳44的外侧设置有凹槽45，凹槽45包括相连的第一区域和第二区域；第一区域内安装有风扇6，第二区域内设置有风道46。

进一步优选地，凹槽45的上方可拆卸地固定连接有盖板47，盖板47在第一区域对应的位置处设置有散热孔471。

在一些优选的实施方式中，3D相机还包括接口7，接口7与相机主板3通信，后壳44上设置有与接口7对应的安装孔48。

本申请提供的3D相机将线激光与双目立体视觉相结合，能够对没有纹理或者纹理较弱的目标物体进行测量，抗环境光性能好，测量准确，精度较高，获取目标物体的三维立体数据。

本申请提供的3D相机采用的激光投射模组1尺寸小，使相机的尺寸可以做到较小，安装更加灵活，使用更广泛，可以安装在架子上使用，也可以配合机械臂使用。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的思想和范围。

Claims (10)

1.一种基于线激光的3D相机，其特征在于，包括激光投射模组、至少一个成像模组和相机主板；所述激光投射模组和所述成像模组均与所述相机主板连接；

其中，所述激光投射模组包括安装座、电机和激光投射组件；所述电机设置在所述安装座上；所述激光投射组件包括激光器和用于将所述激光器固定于所述电机上的激光器固定座。

2.根据权利要求1所述的3D相机，其特征在于，所述成像模组的数量为两个，两个所述成像模组分别位于所述激光器的两侧。

3.根据权利要求2所述的3D相机，其特征在于，两个所述成像模组平行设置或倾斜设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的3D相机，其特征在于，所述电机为空心轴电机，具有固定部、与所述固定部连接且可相对于所述固定部旋转的旋转部和贯穿所述固定部及旋转部的空腔；

所述固定部安装在所述安装座上；所述激光器固定座安装在所述旋转部上。

5.根据权利要求4所述的3D相机，其特征在于，所述激光投射模组还包括导电滑环；所述导电滑环位于所述空腔内，与所述激光器连接，用于为所述激光器传输电流。

6.根据权利要求1至3任一项所述的3D相机，其特征在于，所述激光器固定座上设置有固定孔，所述激光器位于所述固定孔中。

7.根据权利要求5所述的3D相机，其特征在于，所述激光器固定座的底部设置有与所述空腔连通的第一通道，用于布放所述导电滑环的转子出线。

8.根据权利要求6所述的3D相机，其特征在于，所述激光器固定座的左侧区域设置有第二通道，所述第二通道与所述固定孔连通，使所述激光器固定座的左侧区域形成开口结构；所述第二通道将所述激光器固定座的左侧区域分为位于所述第二通道上方的第一夹紧体和位于所述第二通道下方的第二夹紧体；所述第一夹紧体与所述第二夹紧体通过紧固件固定连接，以夹紧所述固定孔中的所述激光器。

9.根据权利要求1至3任一项所述的3D相机，其特征在于，所述激光器固定座上设置有左摆限位件，用以限制所述激光器的左摆角度；和/或

所述激光器固定件上设置有右摆限位件，用以限制所述激光器的右摆角度。

10.根据权利要求1至3任一项所述的3D相机，其特征在于，

所述激光投射模组还包括编码器组件；所述编码器组件包括编码器和编码器固定座；所述编码器具有编码器码盘和编码器读头，所述编码器码盘固定在所述激光器固定座上，所述编码器读头通过所述编码器固定座固定在所述安装座上；和/或

所述激光投射模组还包括控制板，所述控制板装设于所述安装座的侧面；所述电机和所述激光器均与所述控制板连接。