本实用新型属于激光投射、三维扫描与辅助制造技术领域，具体涉及一种利用旋转激光，在照射物的表面构建出三维实体结构轮廓的装置。
背景技术：
目前实物三维轮廓的提取主要通过对已有图像进行图形学分析的方法，如发明专利CN 102425989 A中利用摄像机获取实物三维影像，通过对三维影像进行截面提取、边缘检测、阈值分割获取相应二维截面的结构轮廓特征；该方法对于所构建的实物三维影像质量要求较高且不具备裸眼可视的特征。
人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1-0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。这是由视神经的反应速度造成的，其时值约是1/16秒，对于不同频率的光有不同的暂留时间，要达到最基本的暂留效果需要10fps，达到无闪动效果至少需要24fps。
三维扫描技术中有一类方法是使用一系列物体的轮廓线条构成三维形体。常见的方式是将待测物放置于电动转盘上，每次旋转一小角度后拍摄其图像，再经由图像处理技巧去除背景并取出轮廓线条，搜集各角度之轮廓线后即可构建成三维模型。当物体的部分表面无法在轮廓联机展现时，重建后得到的三维结构轮廓将丢失三维信息，当被观测体因过重、过轻、不易固定或较易损坏等不宜放置于工作台时，该方法失效。
技术实现要素：
为了解决现有技术中裸眼无法可视轮廓、物体表面存在缺陷时采集的三维轮廓信息不完整等问题，本实用新型提供了一种三维结构轮廓构建装置，能够使用户不借助其他装置，在各个方向上可以裸眼观察到被照实物或空间的三维结构轮廓。
本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种三维结构轮廓的构建装置，包括旋转托环，所述旋转托环的圆心区域设有置物台，所述置物台用于放置被照射物；
所述旋转托环的上表面设有若干升降支架，每个升降支架上均通过万向节连接有激光发射装置；
所述激光发射装置产生的激光照射于被照射物上，使得被照射物表面形成被照射物的三维结构轮廓。
进一步地，所述激光发射装置包括横向激光发射装置和纵向激光发射装置，所述横向激光发射装置用于形成被照射物的横向结构轮廓线，所述纵向激光发射装置用于形成被照射物的纵向结构轮廓线。
进一步地，所述横向激光发射装置为一维点阵激光器，所述一维点阵激光器用于发出一维点阵激光。
进一步地，所述纵向激光发射装置为一字线激光器，所述一字线激光器通过频闪和转动，形成的纵向结构轮廓线。
更进一步地，还包括TTL激光控制器，所述TTL激光控制器用于控制一字线激光器闪动的频率。
更进一步地，所述旋转托环的转速为N 转/秒，所述旋转托环每转一圈时一字线激光器闪动M次，所述被照射物表面形成n条纵向结构轮廓线，且M=n*N，所述M、n和N均为正整数。
更进一步地，所述N为大于等于10的正整数。
进一步地，所述激光发射装置在被照射物上形成的同一位置光线出现的频率大于所述旋转托环的转速N。
进一步地，所述旋转托环通过旋转机构实现旋转，所述旋转机构包括啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮通过控制模块控制伺服电机驱动，所述第二齿轮与所述旋转托环连接。
进一步地，所述旋转托环上设有若干安装孔位，所述升降支架以及TTL激光控制器均通过安装孔位与所述旋转托环连接。
本实用新型的有益效果：
本实用新型利用单束激光遭遇实体会被其遮挡，形成光点，该光点是裸眼可视的原理，在被照射物周围设置若干激光发射装置，激光发射装置发射的激光在被照射物的表面形成裸眼可视的光点，这些光点聚集构成被照射物的三维轮廓结构，进而在物体的表面会呈现一层裸眼可视的三维立体结构。
利用本实用新型的装置，克服了肉眼仅能看到物体局部结构、其它装置必须通过投影仪、VR眼镜等设备才能看到物体三维轮廓的缺陷，使得人们在物体表面，可以直观、快速看到物体的三维结构的轮廓。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种三维结构轮廓的构建装置的结构示意图；
图2-1是本实用新型提供的纵向激光发射装置发出的的激光示意图；
图2-2是本实用新型提供的纵向激光发射装置发出的激光示意图；
图3是本实用新型提供的一种三维结构轮廓的构建装置的结构示意图的使用状态图；
图4-1是本实用新型提供的横向激光发射装置发出的横向结构轮廓线；
图4-2是本实用新型提供的图4-1旋转角度后，横向激光发射装置发出的横向结构轮廓线；
图中：1、置物台；2、被照射物；3、旋转托环；4、升降支架；5、万向节；6、激光发射装置；601、横向激光发射装置；602、纵向激光发射装置；7、TTL激光控制器；8、旋转机构；801、第一齿轮；802、第二齿轮；9、控制模块；10、伺服电机；11、轴承；12、轴；13、机架。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
参照附图1-4所示，本实用新型提供的一种三维结构轮廓的构建装置，包括置物台1、激光发射装置6、TTL激光控制器7、万向节5、旋转托环3和升降支架4。置物台1置于旋转托环3中间位置，且旋转托环3与置物台1脱离设置，在旋转托环3上固定连接有若干升降支架4，每个升降支架4可以通过卡接或者固定连接等方式设置万向节5，然后在每个万向节5上设置激光发射装置6，通过激光发射装置6发射的激光，照射于被照射物2表面，由于被照射物对激光的遮挡，在被照射物2表面得到反馈显示，形成其裸眼可视的三维结构轮廓。
具体地，万向节5即万向接头，英文名称universal joint，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的 "关节"部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。 在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。而本实施例中，万向节5起到调节角度的问题，通过万向节5，激光发射装置6可以发出带有角度的激光。
当被照射物2的三维结构轮廓需要构建时，需要横向、纵向以及交叉点的信息，故本实施例中，激光发射装置6分为横向激光发射装置601和纵向激光发射装置602。其中，横向激光发射装置601用于形成被照射物2的横向结构轮廓线，所述纵向激光发射装置602用于形成被照射物2的纵向结构轮廓线。具体地，参照附图2-1所示，横向激光发射装置601为一维点阵激光器，其发出的激光为一维点阵激光，通过一维点阵激光常亮形成被照射物的横向结构轮廓线，如图所示，是多个点形成的线。而纵向激光发射装置602为一字线激光器，即激光器发出若干激光，若干的激光形成纵向阵列，具体纵向阵列的形成，是通过控制频闪和转动，形成的纵向结构轮廓线。参照附图2-2所示，其形成的为整体线条。
设置时，横向激光发射装置601和纵向激光发射装置602随意设置，比如可以相邻间隔设置，也可以隔2个设置。
本实施例中，通过TTL激光控制器7，对一字线激光器闪动的频率进行调节，通过这样的控制，使得激光一字线激光器（即纵向激光发射装置602）发出需要频率的激光。通过一字线激光器发射出激光，照射于被照射物2上，进而在被照射物2的表面形成纵向的结构轮廓，肉眼可直观看出被照射物的轮廓。
为了控制纵向的结构轮廓以及旋转托环3的转动，将旋转托环3的转速限定为N 转/秒，旋转一周所耗时长1/N 秒，在1/N 秒内，一字线激光器闪动M次，使激光器在被照射物表面形成分散稳定的结构轮廓线，同时在1/N 秒内，被照射物2表面形成n条纵向结构轮廓线，其中M=n*N，所述M、n和N均为正整数。这样的设定，保证旋转托环3在转动一圈的过程中，被照射物2的纵向结构轮廓线条数以及相应的闪动次数，均得到需要的数值。
其中，N为大于等于10的正整数，这样由于人眼的视觉暂留现象，故转速N大于等于10，能在人的裸眼内产生较清晰的视觉效果。
为了产生较为稳定的结构轮廓，所述激光发射装置6在被照射物2上形成的同一位置光线出现的频率大于所述旋转托环的转速N。可以在人眼中形成稳定而非闪动的三维结构轮廓特征。
为了实现转动旋转托环3，所述旋转托环3通过旋转机构8实现旋转，参照附图所示，所述旋转机构8包括啮合的第一齿轮801和第二齿轮802，所述第一齿轮801通过控制模块9控制伺服电机10驱动，所述第二齿轮802与所述旋转托环3连接。在旋转托环3上设置若干安装孔位，升降支架4、以及TTL激光控制器7均通过安装孔位与所述旋转托环3连接。
设置时，将旋转托环3设置于机架13上，然后机架13上设置有轴承11，轴承的内圈与轴12采用过盈配合的方式，当第一齿轮801被第二齿轮802带动而发生转动时，轴承11外圈随之转动，轴承11内圈及轴12均处于静止状态，轴12与机架13相连，起支撑和定位作用。具体地，整个装置紧密配合，作用为支撑内侧平台，外圈发生转动时，内圈与轴不发生转动
本实施例中，以TTL激光控制器7为控制核心的下位机将频闪所需的脉冲信号施加与用于产生纵向轮廓线的纵向激光发射装置602，在实际使用中通过调节使激光频闪与电机转速相协调，且频闪脉冲信号的脉宽应该尽量的短，以在实物上产生准确的识别度较高的三维结构轮廓。
本实施例中，具体使用时是将实物三维结构轮廓构建装置完成置于需构建三维结构轮廓的空间的内部，完成空间内部，如矿洞、墓穴等三维结构轮廓的构建与可视化，适用范围比较广，矿洞、墓穴内的凹陷均可被可视化。具体构建为：将被照射物空间的中心位置置物台上，调节一字线激光器与一维点阵激光器的激光路径指向外部空间，调节一字线激光器的频闪，调节电机的转速，打开激光器电源开关，完成空间内部结构轮廓线的构建。
使用本实用新型的具体实施步骤为：
（1）将需要进行三维结构轮廓构建的物体放置于置物台1上，被照射物（实物）2存在内凹部分，为了扩大所构成三维结构轮廓的完整性，因此在旋转托环3上增设线性激光生成器，并调节其激光路径不指向载物台中心，在一维点阵激光器和一字线激光器的作用下，在被照射物2某一横向二维截面形成的结构轮廓，线性激光生成器所形成的轮廓完整性大于现有技术中通过VR或者其它设备形成的轮廓。
（2）参照附图4-1和4-2所示，当角度不变时，横向激光发射装置601（即一维点阵激光器）发出的横向结构轮廓线不够完整，而将横向激光发射装置601转动一定角度后，形成的横向结构轮廓线更加完整。通过图4-1和4-2的对比可知，实际使用本实用新型的装置时，使用者可以根据实际需要，通过对角度的调节，进而可以产生更完整的轮廓信息。
（3）打开电源，由上位机软件发送指令，在上位机界面中，完成波形数据和命令控制参数的产生和转换，并向下位机发送波形数据存储命令、命令控制参数存储命令、频率控制字，延时时间和信号幅值增益等多个信号控制参数，通过串口将波形数据转换为TTL电平信号传送至下位机的单片机中，以单片机为控制核心的下位机将频闪所需的脉冲信号施加与用于产生纵向轮廓线的激光器，在实际使用中通过调节使激光频闪与电机转速相协调，且频闪脉冲信号的脉宽应该尽量的短，以在实物上产生准确的识别度较高的三维结构轮廓。激光频率与对其施加的脉冲信号相关，通过控制输入的脉冲信号控制激光的频率及脉宽。
本实用新型中，利用激光发射装置6在被照射物2上发射的激光裸眼可视原理，然后结合升降支架4、万向节5以及其它辅助设备，通过控制旋转托环3的转速等，实现了被照射物2三维结构轮廓裸眼可见的功能，相对于现有的VR眼镜、投影等，可以直接从被照射物的表面，反馈出被照射物的三维结构，便于实际观察使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。