三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，包括：金属反射镜和底座；金属反射镜至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面；金属反射镜的底部与底座一体化设置；底座上设置有中心通孔，中心通孔贯通底座与金属反射镜的顶部，以便激光发射器发射的激光通过中心通孔射出；金属反射镜的倾斜的侧面为经过光学加工的反射面，用于将接收到的激光进行反射；采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
【专利说明】
三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪
技术领域
[0001]本发明涉及三维激光扫描技术领域，具体而言，涉及一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪。
【背景技术】
[0002]三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS(GlobalPosit1ning System，全球定位系统)技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
[0003]三维激光扫描技术的体现就是三维激光扫描仪，其基本原理为:测距模块发射的激光经扫描元件(即扫描棱镜)照射到目标物上，在目标处产生的漫反射光有一部分返回到测距模块，测距模块根据反射光和发射光的时间差获得距离数据。上述扫描元件的高速旋转使发射的激光在指定的俯仰角范围内做扇形扫描，同时作为基座的水平转台在水平方向旋转，使扇形扫描区覆盖扫描仪周围指定的三维空间。测距模块记录指定点的距离数据，扫描元件处记录指定点的俯仰角数据，水平转台处记录指定点的方位角数据，由此构成一个极坐标系统，通过实景空间中所有扫描到的点积累成点云信息来构建三维模型。
[0004]通常，现有的三维激光扫描仪中的测距模块的光路一般均是旁轴光路设计，即激光发射的光轴和激光接收的光轴相互独立，但是，该方式的占用空间较大，并且，将该方式应用在三维激光扫描仪中，结构复杂，实现难度较大，因此，上述旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，以降低装配精度的要求，适合产线高效率装配，并且提高了产品的稳定性和可靠性。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜，包括:金属反射镜和底座;所述金属反射镜至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面；
[0007]所述金属反射镜的底部与所述底座一体化设置;所述底座上设置有中心通孔，所述中心通孔贯通所述底座与所述金属反射镜的顶部，以便激光发射器发射的激光通过所述中心通孔射出；
[0008]所述金属反射镜的所述倾斜的侧面为经过光学加工的反射面，用于将接收到的激光进行反射。
[0009]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述金属反射镜为直角三棱柱。
[0010]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述金属反射镜上设置有减重槽，所述减重槽与所述中心通孔之间间隔第一预设厚度的间隔层；
[0011]所述减重槽与所述金属反射镜的底面和所述反射面之间均间隔有第二预设厚度的间隔层。
[0012]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述减重槽为两个;两个所述减重槽之间设置有第三预设厚度的间隔层。
[0013]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述底座上还设置有安装通孔，所述安装通孔用于将所述反射镜安装在安装板上，以使所述反射镜固定在激光发射器的输出端。
[0014]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述底座上还设置有倒角，所述倒角的直径大于所述中心通孔，且所述倒角与所述中心通孔连通设置。
[0015]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，所述底座上还设置有沉头孔，所述沉头孔用于与安装板上的定位销固定连接，以定位所述反射镜在所述安装板上的安装位置。
[0016]本发明实施例提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜，采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
[0017]第二方面，本发明实施例还提供了一种三维激光扫描仪，包括:第一方面所述的三维激光扫描仪中的反射镜，还包括:安装板、激光发射器和探测器；
[0018]所述反射镜和所述激光发射器均固定在所述安装板上，且所述反射镜通过所述安装板固定在所述激光发射器的输出端;所述激光发射器通过所述输出端发射激光，所述激光通过所述反射镜的中心通孔射出；
[0019]所述反射镜的倾斜反射面接收反射激光，将所述反射激光反射至所述探测器。
[0020]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪，还包括:微调机构和接收光学系统；
[0021 ]所述激光发射器通过所述微调机构固定在所述安装板上；
[0022]所述接收光学系统用于将所述反射镜的倾斜反射面接收的反射激光聚焦到所述探测器上，以使所述探测器接收所述反射激光。
[0023]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述三维激光扫描仪中，所述安装板上设置有定位销;所述定位销与所述反射镜中的沉头孔固定设置，用于定位所述反射镜在所述安装板上的安装位置。
[0024]本发明实施例提供的一种三维激光扫描仪，采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
[0027]图1示出了本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜的剖视图；
[0028]图2为图1所示的本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜的仰视图；
[0029]图3为图1所示的本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜的左视图；
[0030]图4为图1所示的本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜的右视图；
[0031]图5为图1所示的本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜的俯视图；
[0032]图6为图1所示的本发明实施例所提供的一种三维激光扫描仪的整体结构示意图。
[0033]主要标号说明:
[0034]100、金属反射镜；101、底座；102、反射面；103、中心通孔；104、倒角；105、沉头孔；106、减重槽;107、安装通孔;108、接收光学系统；109、探测器;110、激光发射器。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
[0036]考虑到现有的三维激光扫描仪中的测距模块的光路一般均是旁轴光路设计，即激光发射的光轴和激光接收的光轴相互独立，但是，该方式的占用空间较大，并且，将该方式应用在三维激光扫描仪中，结构复杂，实现难度较大，因此，上述旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差。。基于此，本发明实施例提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，下面结合图1?图6进行通过实施例进行描述。
[0037]参考图1?图5，本发明实施例提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜，包括:金属反射镜100和底座101;上述金属反射镜100至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面；
[0038]上述金属反射镜100的底部与底座101—体化设置;上述底座101上设置有中心通孔103，该中心通孔103贯通底座101与金属反射镜100的顶部，以便激光发射器110发射的激光通过中心通孔103射出；
[0039]上述金属反射镜100的倾斜的侧面为经过光学加工的反射面102，用于将接收到的激光进行反射。
[0040]本发明实施例中是使用金属反射镜100，其是金属材质的反射镜，其包括的底座101以及包括的金属反射镜100的底部等都为金属材质；该金属反射镜100的倾斜的侧面经过光学加工(如进行抛光处理)成为反射面102，用于将接收到的激光进行反射。
[0041]而上述金属反射镜100可以是金属棱镜，其至少包括一个底面和一个倾斜面即可，其中，底面所在的底部用于固定整个反射镜，而倾斜的侧面用于加工成反射面102，用于对接收到的激光进行反射;而上述金属棱镜可以是金属三棱镜、金属四棱镜、金属六棱镜等，而本发明实施例对其具体结构不做具体限制。
[0042]另外，上述倾斜的侧面的倾斜角度可以根据金属反射镜100的进行设置，只要保证整个反射镜在三维激光扫描仪中使用时，能够将接收到的激光反射到预设位置即可。
[0043]进一步的，本发明实施例提供的三维激光扫描仪中的反射镜中，金属反射镜100为直角三棱柱，对应的，此时，金属反射镜100则包括:一个位于底部的底面、一个倾斜的侧面和一个与上述底面垂直的侧面;而该直角三棱柱的金属反射镜100包括倾斜的侧面则为45°斜面，其与一个底面和另一个侧面的夹角均为45°。
[0044]进一步的，参考图3和图4，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，金属反射镜100上设置有减重槽106，减重槽106与中心通孔103之间间隔第一预设厚度的间隔层；
[0045]减重槽106与金属反射镜100的底面和侧面之间均间隔有第二预设厚度的间隔层。
[0046]本发明实施例中，通过金属反射镜100和底座101的反射镜结构能够保证反射面102的强度，使其不易变形;而在保证反射面102的强度的同时，本发明实施例还在金属反射镜100上设置减重槽106，其目的是减轻整个反射镜的重量，使其便于安装。
[0047]而上述减重槽106在设置的过程中，与中心通孔103之间留有第一预设厚度的间隔，即减重槽106在设置时，需与中心通孔103之间间隔第一预设厚度的间隔层，目的是不影响中心通孔103;
[0048]同时，减重槽106与金属反射镜100的底面和反射面102之间同样需要留有一定的间隔，即减重槽106与金属反射镜100的底面和反射面102之间均设置有第二预设厚度的间隔层，目的是，由于底面是与底座101—体化设置，用于与安装板进行固定，因此，设置的减重槽106需不影响与安装板的固定，以及不影响反射面102对接收的激光的反射。
[0049]而上述第一预设厚度和第二预设厚度可以相同，也可以不同，在实际中，根据需要进行设置，本发明实施例中不对其做具体限制。
[0050]进一步的，参考图4，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，减重槽106为两个;两个减重槽106之间设置有第三预设厚度的间隔层。
[0051]本发明实施例中，设置有两个上述减重槽106，目的是为了在保证反射面102的强度的同时，能够最大程度的减小整个反射镜的重量;并且，在社会自两个减重槽106时，两个减重槽106之间需留有预设厚度的间隔，目的是使在减重的同时，更好的支撑反射面102。
[0052]本发明实施例中，上述两个减重槽106的形状可以设置为棱柱(如三棱柱)、圆柱、正方体、长方体等;并且，此处的第三预设厚度与上述第一预设厚度、第二预设厚度可以相同，也可以不同，其也是在实际中，根据需要进行设置，本发明实施例中同样不对其做具体限制。
[0053]进一步的，参考图2和图5，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，底座101上还设置有安装通孔107，安装通孔107用于将反射镜安装在安装板上，以使反射镜固定在激光发射器110的输出端。
[0054]本发明实施例中，底座101上设置有安装通孔107，对应的安装板上设置与该安装通孔107相匹配的固定通孔，通过紧固部件将安装通孔107和固定通孔固定设置，用以将底座101和安装板固定连接;或者安装板上在与安装通孔107相匹配的位置设置有螺钉，该安装通孔107内部设置有与螺钉匹配的螺纹，使该螺钉穿过带有螺纹的安装通孔107，以实现与所述底座101固定连接。
[0055]本发明实施例中，底座101为矩形，上述安装通孔107为四个，四个安装通孔107分别分布在底座101的四个角上均匀设置。
[0056]进一步的，参考图5，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，底座101上还设置有倒角104，倒角104的直径大于中心通孔103，且倒角104与中心通孔103连通设置。
[0057]具体的，底座101上设置有倒角104，其直径大于中心通孔103，且与中心通孔103连通设置，的目的是为了方便将反射镜固定在安装板上。
[0058]进一步的，参考图1和图5，上述三维激光扫描仪中的反射镜中，底座101上还设置有沉头孔105，沉头孔105用于与安装板上的定位销固定连接，以定位反射镜在安装板上的安装位置。
[0059]具体的，为了保证将整个反射镜安装在安装板上时，能够精准的定位反射镜的位置，本发明实施例在底座101上设置有沉头孔105;在将反射镜安装在安装板上时，使沉头孔105与安装板上的定位销固定，以精确的定位反射镜在安装板上的安装位置。
[0060]本发明实施例中，上述沉头孔105为两个，两个沉头孔105以所述中心通孔103的轴线为对称轴对称设置。
[0061]本发明实施例提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜，采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
[0062]结合图1?图5，参考图6，本发明实施例还提供了一种三维激光扫描仪，包括:上述三维激光扫描仪中的反射镜，还包括:安装板、激光发射器110和探测器109;
[0063]反射镜和激光发射器110均固定在安装板上，且反射镜通过安装板固定在激光发射器110的输出端;激光发射器110通过输出端发射激光，激光通过反射镜的中心通孔103射出；
[0064]反射镜的倾斜的反射面102接收反射激光，将反射激光反射至探测器109。
[0065]具体的，反射镜包括金属反射镜100，该金属反射镜100的底座101上设置有安装通孔107，对应的安装板上设置与该安装通孔107相匹配的固定通孔，通过紧固部件将安装通孔107和固定通孔固定设置，用以将底座101和安装板固定连接;或者安装板上在与安装通孔107相匹配的位置设置有螺钉，该安装通孔107内部设置有与螺钉匹配的螺纹，使该螺钉穿过带有螺纹的安装通孔107，以实现与所述底座101固定连接。
[0066]进一步的，上述三维激光扫描仪，还包括:微调机构和接收光学系统108;激光发射器110通过微调机构固定在安装板上;接收光学系统108用于将反射镜倾斜的侧面接收的反射激光聚焦到探测器109上，以使探测器109接收反射激光。其中，上述接收光学系统108可以为透镜。
[0067]进一步的，上述三维激光扫描仪中，安装板上设置有定位销;定位销与反射镜中的沉头孔105固定设置，用于定位反射镜在安装板上的安装位置。
[0068]另外，上述三维激光扫描仪还包括:金属三棱镜和窗口镜;金属三棱镜用于将接收的激光进行反射，即将反射镜反射的激光反射，以及将目标物体反射回来的反射激光进行反射;窗口镜则用于保护金属三棱镜，其能够将金属三棱镜反射的激光进行透射，以及将目标物体反射回来的反射激光透射给金属三棱镜。
[0069]本发明实施例提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜，采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
[0070]下面对本发明实施例提供的三维激光扫描仪进行整体说明，激光发射器110向反射镜发射激光，激光通过反射镜反射至上述金属三棱镜，通过安装轴高速旋转的金属三棱镜将接收的激光反射到窗口镜，激光透过窗口镜发射到被测目标上，经由被测目标反射，将激光反射到窗口镜，激光同样透过窗口镜达到金属三棱镜上，同样，通过安装轴高速旋转的金属三棱镜将接收的反射激光反射到反射镜上，反射镜将接收的反射激光反射给接收光学系统108，由接收光学系统108对反射激光进行聚光处理，并发送给探测器109。最终，控制器计算激光发射器110发射的激光的时间以及探测器109接收反射激光的时间的时间差，然后根据该时间差来计算被测目标的距离。
[0071]本发明实施例提供的一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。
[0072]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0073]最后应说明的是:以上所述实施例，仅为本发明的【具体实施方式】，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，包括:金属反射镜和底座;所述金属反射镜至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面； 所述金属反射镜的底部与所述底座一体化设置;所述底座上设置有中心通孔，所述中心通孔贯通所述底座与所述金属反射镜的顶部，以便激光发射器发射的激光通过所述中心通孔射出； 所述金属反射镜的所述倾斜的侧面为经过光学加工的反射面，用于将接收到的激光进行反射。2.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述金属反射镜为直角三棱柱。3.根据权利要求2所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述金属反射镜上设置有减重槽，所述减重槽与所述中心通孔之间间隔第一预设厚度的间隔层； 所述减重槽与所述金属反射镜的底面和所述反射面之间均间隔有第二预设厚度的间隔层。4.根据权利要求3所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述减重槽为两个;两个所述减重槽之间设置有第三预设厚度的间隔层。5.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述底座上还设置有安装通孔，所述安装通孔用于将所述反射镜安装在安装板上，以使所述反射镜固定在激光发射器的输出端。6.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述底座上还设置有倒角，所述倒角的直径大于所述中心通孔，且所述倒角与所述中心通孔连通设置。7.根据权利要求1所述的三维激光扫描仪中的反射镜，其特征在于，所述底座上还设置有沉头孔，所述沉头孔用于与安装板上的定位销固定连接，以定位所述反射镜在所述安装板上的安装位置。8.一种三维激光扫描仪，其特征在于，包括:权利要求1?7任一项所述的三维激光扫描仪中的反射镜，还包括:安装板、激光发射器和探测器； 所述反射镜和所述激光发射器均固定在所述安装板上，且所述反射镜通过所述安装板固定在所述激光发射器的输出端;所述激光发射器通过所述输出端发射激光，所述激光通过所述反射镜的中心通孔射出； 所述反射镜的倾斜反射面接收反射激光，将所述反射激光反射至所述探测器。9.根据权利要求8所述的三维激光扫描仪，其特征在于，还包括:微调机构和接收光学系统； 所述激光发射器通过所述微调机构固定在所述安装板上； 所述接收光学系统用于将所述反射镜的倾斜反射面接收的反射激光聚焦到所述探测器上，以使所述探测器接收所述反射激光。10.根据权利要求8所述的三维激光扫描仪，其特征在于，所述安装板上设置有定位销；所述定位销与所述反射镜中的沉头孔固定设置，用于定位所述反射镜在所述安装板上的安装位置。
【文档编号】G01B11/00GK105974502SQ201610580272
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】陈小宇, 张东虎, 翁国康, 胡庆武, 毛庆洲, 肖亮, 符运强
【申请人】武汉海达数云技术有限公司