一種快速三維激光掃描儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及掃描領域，尤其涉及三維激光掃描儀。
【背景技術】
[0002]三維激光掃描儀按其應用場合及測量范圍可以分為近距離測量儀和中遠距離測量儀。其應用范圍廣泛，包括游戲開發(fā)里面的場景、室內設計以及整車零部件設計的測量、事故現(xiàn)場還原、國家文化遺產(chǎn)保護、考古工作等方面。
[0003]在所有三維激光掃描儀中，Riegl的VZ400是目前市面上掃描速度最快的產(chǎn)品，掃描單幅場景所需要的時間為2分鐘。而掃描速度的提高對于減少勞動力強度、節(jié)約資金、提高工作效率至關重要，本申請針對此問題提出改進。激光掃描速度是指掃描單幅環(huán)境所需要的時間，受到激光器出點頻率與電機同步控制技術限制。
【實用新型內容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術中問題，本實用新型提供了一種快速三維激光掃描儀，其包括激光頭、電機控制模塊、反光鏡、水平旋轉臺，所述激光頭包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機控制模塊控制第一電機和第二電機，第一電機控制反光鏡旋轉使激光束進行豎直方向上的線掃描，激光頭固定在水平旋轉臺上，第二電機用于控制水平旋轉臺旋轉，激光在進行線掃描的同時進行水平方向掃描。
[0005]作為本實用新型的進一步改進，還包括計算單元，所述計算單元通過同步控制模塊控制電機控制模塊。
[0006]作為本實用新型的進一步改進，還包括底殼、下殼、左上殼和右上殼、支撐構件，圓柱形的支撐構件固定在水平旋轉臺上，隨水平旋轉臺轉動而轉動，左上殼和右上殼通過螺絲固定，合成整體后通過螺絲與支撐構件固定，隨支撐構件的轉動而旋轉，底殼通過螺絲與下殼固定。
[0007]作為本實用新型的進一步改進，還包括刻度環(huán)，刻度環(huán)通過螺絲固定在下殼。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，電機控制模塊通過螺絲固定在下殼。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，水平旋轉臺通過電池壓板的螺絲位固定在下殼。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，同步控制模塊通過螺絲固定在下殼。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，鋰電池通過機械卡位固定在電池壓板上，再與底殼緊配。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，還包括電機編碼器，電機編碼器通過聯(lián)軸器固定在電機的軸上。
[0013]三維激光掃描儀利用激光測距的原理，獲得被測物體與激光發(fā)射器間的距離，同時記錄下激光束的橫向角度和縱向角度，通過計算得到被測物體表面大量的密集的點的三維坐標。通過對被測對象的多角度立體掃描，獲得被掃描物體表面的大量三維點云數(shù)據(jù)信息，然后對這些信息進行處理、建模.拼接成高精度的數(shù)字模型。該測量儀器具有非接觸、高精度、快速掃描、成本低等特點。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]激光測距的過程中，激光器每秒發(fā)出的點云數(shù)目有幾萬個甚至幾十萬個，而在這個極短的時間內，需要通過垂直方向及水平方向的兩個電機將這些點分布到三維空間，這是極具挑戰(zhàn)性的。目前上來講，國內外的三維激光掃描儀的單景掃描時間都在2分鐘以上，而本申請利用精密的電機控制系統(tǒng)及同步控制模塊，將海量的激光點與高速電機進行精確匹配，在不降低三維激光掃描儀測量精度的前提下，提高了掃描速度，單幅全景的掃描時間為數(shù)十秒。這種快速性可以極大地提高工作效率，現(xiàn)場操作的時間，帶來巨大無形的效益。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型工作原理框圖；
[0017]圖2是本實用新型整體結構示意圖；
[0018]圖3是本實用新型分解結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0020]如圖3所示，其中圖中標出了內部主要部件的標號，關于支架和殼體未進行標號。該裝置包括激光頭100、電機控制模塊200、反光鏡300、水平旋轉臺400、計算單元(計算機、手機、平板、嵌入式電腦等高性能處理器)，激光頭100包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機控制模塊200控制第一電機201和第二電機202，第一電機201用于控制反光鏡300旋轉使激光束可以進行豎直方向上的線掃描，第二電機202用于控制水平旋轉臺400旋轉，激光頭100固定在水平旋轉臺400上，使激光可以在進行線掃描的同時進行水平方向掃描；
[0021]激光頭100中的激光發(fā)射器用于發(fā)射高頻脈沖激光，當激光打到目標物體后，再被激光接收器探測到，并記錄下前后的時間差，從而確定掃描儀到目標物表面的距離，通過電機控制模塊200及同步控制模塊500來進行準確配準，進而計算出每個激光點在三維空間中的位置(X，y, z)。
[0022]同步控制模塊500，通過同步配準算法將海量的激光點與高速電機進行精確匹配，在不降低測量精度的同時，提高掃描的速度，目前單幅三維激光掃描時間為數(shù)十秒。
[0023]圓柱形的支撐構件800固定在水平旋轉臺400上，隨水平旋轉臺400轉動而轉動。左上殼603和右上殼604通過螺絲固定，合成整體后通過螺絲與支撐構件800固定，隨支撐構件800的轉動而旋轉?？潭拳h(huán)700通過螺絲固定在下殼602，電機控制模塊200通過螺絲固定在下殼602，水平旋轉臺400通過電池壓板902的螺絲位固定在下殼602，同步控制模塊500通過螺絲固定在下殼602，鋰電池901通過機械卡位固定在電池壓板902上，再通過底殼601緊配。底殼601通過螺絲與下殼602固定。電機編碼器203通過聯(lián)軸器固定在電機202的軸上。
[0024]以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:其包括激光頭(100)、電機控制模塊(200)、反光鏡(300)、水平旋轉臺(400)，所述激光頭(100)包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機控制模塊(200)控制第一電機(201)和第二電機(202)，第一電機(201)控制反光鏡(300)旋轉使激光束進行豎直方向上的線掃描，激光頭(100)固定在水平旋轉臺(400)上，第二電機(202)用于控制水平旋轉臺(400)旋轉，激光在進行線掃描的同時進行水平方向掃描。2.根據(jù)權利要求1所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括計算單元，所述計算單元通過同步控制模塊(500 )控制電機控制模塊(200 )。3.根據(jù)權利要求1所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括底殼(601)、下殼(602 )、左上殼(603 )和右上殼(604)、支撐構件(800 )，圓柱形的支撐構件(800 )固定在水平旋轉臺(400)上，隨水平旋轉臺(400)轉動而轉動，左上殼(603)和右上殼(604)通過螺絲固定，合成整體后通過螺絲與支撐構件(800)固定，隨支撐構件(800)的轉動而旋轉，底殼(601)通過螺絲與下殼(602)固定。4.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括刻度環(huán)(700),刻度環(huán)(700)通過螺絲固定在下殼(602)。5.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:電機控制模塊(200)通過螺絲固定在下殼(602 )。6.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:水平旋轉臺(400)通過電池壓板(902 )的螺絲位固定在下殼(602 )。7.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:同步控制模塊(500)通過螺絲固定在下殼(602 )。8.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:鋰電池(901)通過機械卡位固定在電池壓板(902)上，再與底殼(601)緊配。9.根據(jù)權利要求3所述的一種快速三維激光掃描儀，其特征在于:還包括電機編碼器(203)，電機編碼器(203)通過聯(lián)軸器固定在電機(202)的軸上。
【專利摘要】本實用新型提供了一種快速三維激光掃描儀，其包括激光頭、電機控制模塊、反光鏡、水平旋轉臺，所述激光頭包括激光發(fā)射器和激光接收器，電機控制模塊控制第一電機和第二電機，第一電機控制反光鏡旋轉使激光束進行豎直方向上的線掃描，激光頭固定在水平旋轉臺上，第二電機用于控制水平旋轉臺旋轉，激光在進行線掃描的同時進行水平方向掃描。本申請利用精密的電機控制系統(tǒng)及同步控制模塊，將海量的激光點與高速電機進行精確匹配，在不降低三維激光掃描儀測量精度的前提下，提高了掃描速度。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN205027316
【申請?zhí)枴緾N201520295894
【發(fā)明人】邱純鑫, 劉樂天
【申請人】深圳市速騰聚創(chuàng)科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年5月8日