一种室内空间升降建模扫描装置的制作方法

本实用新型涉及扫描测量技术领域，尤其涉及一种室内空间升降建模扫描装置。

背景技术：

建筑消防系统是一个重大的民生工程，关系到人民的生命财产安全和消防官兵的生命安全。目前，全国仅高层建筑就有几十万座，其余大大小小的建筑不计其数，消防指挥中心掌握大量的建筑平面图纸，不论是设计和施工、日常监控还是消防实战，这些建筑图纸用起来都非常困难，往往等到好不容易找出图纸来，最佳的救援时机已经错过了，因此，要想尽可能地提高消防效率，我们需要采集尽可能多的室内建筑的三维模型，面对如此巨大的工作量，没有一个快速建模测量的工具，这将是一个不可能完成的任务，传统的室内建筑模型测量设备都是使用各种摄像机、照相机等进行测量，利用这些设备测量通常只能得到物体的平面图像，很难反应出室内建筑的三维结构信息，而且这些设备测量费用较高、测量速度较慢，携带不方便，对于室内空间楼层比较高大时，扫描难度加大，从而就会导致室内空间扫描不够完整扫描结果误差偏大，而且安装调整操作复杂等各种缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种室内空间升降建模扫描装置，根据本实用新型的能够实现快速地升降扫描测量，能有效扩大激光竖直方向的扫描范围，安装和拆卸快捷，携带方便，其结构性能稳定、操作简单、使用方便，本实用新型采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种室内空间升降建模扫描装置，包括支撑机构、升降机构、控制箱、激光扫描仪和水平传感器，所述支撑机构采用三脚架支撑结构，所述三脚架支撑结构包括上支撑板、下支撑板以及分别可伸缩地安装在上支撑板下表面的第一支撑脚、第二支撑脚、第三支撑脚，所述下支撑板水平安装在接近于第一支撑脚、第二支撑脚和第三支撑脚围成的三脚架区域的底端，所述升降机构底端安装在下支撑板上表面，所述升降机构的顶端穿过所述上支撑板安装所述控制箱，所述控制箱输出的转动轴与所述激光扫描仪的外壳连接，所述水平传感器安装在所述控制箱的侧壁上。

优选地，还包括固定在所述升降机构上且控制升降机构上下运动的限位开关组件，在所述控制箱内设置有步进电机以及控制所述步进电机转动、采集所述激光扫描仪数据的控制电路，所述步进电机的输出轴与所述激光扫描仪的外壳进行传动连接，所述激光扫描仪、水平传感器、限位开关组件分别与所述控制电路电气连接；

所述升降机构包括驱动电机、丝杠、丝杠螺母、左滑道、右滑道、左滑杆、右滑杆，所述左滑道和右滑道垂直固装在上支撑板的下表面和下支撑板) 的上表面之间，在所述左滑道的下端和右滑道的下端之间且接近于下支撑板的上方固定安装有限位板，所述限位板与所述下支撑板之间固定安装所述驱动电机；

所述左滑杆的下端和右滑杆的下端分别穿过上支撑板垂直固装在中间支撑板的两端，在所述左滑杆的下端固定设置与左滑道匹配的左滑块，在所右滑杆的下端固定设置与右滑道匹配的右滑块，所述左滑杆的上端和右滑杆的上端与所述控制箱连接；

所述丝杠穿过所述中间支撑板上固定设置与丝杠相匹配的丝杠螺母，所述丝杠的上端固定于支撑板，该丝杠的下端穿过限位板与所述驱动电机的输出轴连接。

优选的，所述限位开关组件包括下限位开关、位置传感器、上限位开关、左限位开关和右限位开关，所述下限位开关固定设置在限位板的上表面，所述位置传感器固定设置在中间支撑板的下表面，所述上限位开关固定设置在上支撑板的下表面，所述左限位开关固定设置在左滑杆上，所述右限位开关固定设置在右滑杆上，所述左限位开关和右限位开关呈相对安装且在同一水平高度，所述下限位开关、位置传感器、上限位开关、左限位开关和右限位开关还分别与所述控制电路电气连接。

优选地，所述控制电路包括电源单元、微控制器、网络通信单元和电机驱动单元，所述激光扫描仪数据输出端、水平传感器的数据输出端分别与所述微控制器的信号接收端连接，所述微控制器的通信输出端通过数据线与所述网络通信单元，所述微控制器的信号控制端通过电机驱动单元与所述步进电机信号控制端连接，所述电源单元的电源输出端分别与所述微控制器的电源端、网络通信单元的电源端、电机驱动单元的电源端、激光扫描仪的电源端、水平传感器的电源端、步进电机的电源端、下限位开关、位置传感器、上限位开关、左限位开关、右限位开关进行电气连接。所述电源单元主要采用15V直流电压或电池输出为限位开关组件供电，经过相应的变换之后输出 3.3V、5V的直流电压给其他控制器件供电。

优选地，所述位置传感器采用接触式传感器。

优选地，所述第一支撑脚、第二支撑脚、第三支撑脚分别与所述上支撑板下表面铰接，下支撑板分别通过螺栓与所述第一支撑脚、第二支撑脚、第三支撑脚连接。

优选地，在所述第一支撑脚、第二支撑脚、第三支撑脚的下端还分别设置有防滑套。

优选地，所述升降机构竖直方向上下运动范围为0～300cm。

优选地，所述激光扫描仪的转动的角度为0～360°。

本实用新型采用的上述技术方案，具有如下显著效果：

(1)、本实用新的室内空间扫描装置的测量速度较快，安装和拆卸快捷，携带方便，操作简单，自动化程度高，大大降低了人工劳动强度，提高了工作效率。

(2)、本实用新型的升降扫描装置可稳定地保持在升降过程中进行水平扫描，能够精确地控制激光扫描位置的旋转角度和扫描精度，定位精度好，能有效扩大激光竖直方向的扫描范围和水平方向的旋转扫描范围，拍摄效率高，拍摄的图像质量好，扫描后的数据处理速度快，数据处理快捷，数据传输速率快且简便。

附图说明

图1是本实用新型的一种室内空间升降建模扫描装置的结构示意图；

图2是本实用新型的控制电路的控制原理图。

1-支撑机构，2-升降机构，3-控制箱，4-激光扫描仪，5-水平传感器，100- 第一支撑脚，101-第二支撑脚，102-第三支撑脚，103-上支撑板，104-下支撑板，200-驱动电机，201-丝杠，202-丝杠螺母，203-左滑道，204-右滑道，205- 左滑杆，206-右滑杆，207-中间支撑板，208-左滑块，209-右滑块，210-限位板，211-下限位开关，212-位置传感器，213-上限位开关，214-左限位开关， 215-右限位开关，300-步进电机，301-控制电路，301a-电源单元，301b-微控制器，301c-网络通信单元，301d-电机驱动单元，300e-上位机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，根据本实用新型的一种室内空间升降建模扫描装置，包括支撑机构1、升降机构2、控制箱3、激光扫描仪4和水平传感器5，所述三脚架支撑结构包括上支撑板103、下支撑板104以及分别可伸缩地安装在上支撑板103下表面的第一支撑脚100、第二支撑脚101、第三支撑脚102，所述下支撑板104水平安装在接近于第一支撑脚100、第二支撑脚102和第三支撑脚102围成的三脚架区域的底端，在所述第一支撑脚100、第二支撑脚101、第三支撑脚102的下端还分别设置有防滑套105，从而使扫描装置更牢可靠地固定在地面上测量而不会发移动；所述升降机构2底端安装在下支撑板104 上表面，所述升降机构2的顶端穿过所述上支撑板104安装所述控制箱3，所述控制箱3输出的转动轴与所述激光扫描仪4的外壳连接，所述水平传感器5 安装在所述控制箱3的侧壁上，当水平传感器5检测到三脚架支撑结构不处于水平状态时，可通过调节三条可伸缩的撑脚的相对高度以实现水平度调整；在本实用新型中，所述升降扫描装置还包括固定在所述升降机构2上且控制升降机构2上下运动的限位开关组件，在所述控制箱3内设置有步进电机300 以及控制所述步进电机300转动、采集所述激光扫描仪4数据的控制电路301，所述步进电机300的输出轴与所述激光扫描仪4的外壳进行传动连接，所述激光扫描仪4、水平传感器5、限位开关组件分别与所述控制电路301电气连接。

在本实用新型中，如图1所示，所述升降机构2包括驱动电机200、丝杠 201、丝杠螺母202、左滑道203、右滑道204、左滑杆205、右滑杆206，所述左滑道203和右滑道204垂直固装在上支撑板103的下表面和下支撑板104 的上表面之间，在所述左滑道203的下端和右滑道204的下端之间且接近于下支撑板104的上方固定安装有限位板210，所述限位板210与所述下支撑板104之间固定安装所述驱动电机200；所述左滑杆205的下端和右滑杆206的下端分别穿过上支撑板103垂直固装在中间支撑板207的两端，在所述左滑杆205的下端固定设置与左滑道203匹配的左滑块208，在所右滑杆206的下端固定设置与右滑道203匹配的右滑块209，所述左滑杆205的上端和右滑杆206的上端与所述控制箱3连接；所述丝杠201穿过所述中间支撑板207上固定设置与丝杠201相匹配的丝杠螺母202，所述丝杠201的上端固定于支撑板 104，该丝杠201的下端穿过限位板210与所述驱动电机200的输出轴连接。通过驱动电机200驱动丝杠201转动，由于丝杠201与丝杠螺母202相互配合，丝杠201在固定的丝杠螺母202中转动且呈直线上下运动从而带动中间支撑板207在上支撑板103和限位板210之间上下运动，中间支撑板207上下运动时，通过带动左滑杆205下端的左滑块208和右滑杆206下端的右滑块209沿着左滑道203、右滑道204内同时上下滑动，从而使控制箱3以及控制箱3上方的激光扫描仪4上下运动实现竖直方向上的扫描运动，激光扫描仪4上下运动的距离则为中间支撑板207上下滑动的距离，即为中间支撑板 207在上支撑板103和限位板210之间滑动的行程，所述升降机构2竖直方向上下运动范围(即中间支撑板207滑动的行程)为0～300cm，因此适当改变支撑脚的高度或者限位板210与下支撑板104的相对高度，或者调整左右滑道的长度，从而可以适合不同空间高度的扫描。

在本实用新型中，结合图1和图2，所述限位开关组件包括下限位开关 211、位置传感器212、上限位开关213、左限位开关214和右限位开关215，所述下限位开关211固定设置在限位板210的上表面，所述位置传感器212 固定设置在中间支撑板207的下表面，所述上限位开关213固定设置在上支撑板103的下表面，所述左限位开关214固定设置在左滑杆205上，所述右限位开关215固定设置在右滑杆206上，所述左限位开关214和右限位开关 215呈相对安装且在同一水平高度，所述下限位开关211、位置传感器212、上限位开关213、左限位开关214和右限位开关215还分别与所述控制电路 301电气连接。本实用新型中，所述控制电路301包括电源单元301a、微控制器301b、网络通信单元301c和电机驱动单元301d，所述激光扫描仪4数据输出端、水平传感器5的数据输出端分别与所述微控制器301b的信号接收端连接，所述微控制器301b的通信输出端通过数据线与所述网络通信单元 301c，所述激光扫描仪4采集的数据信息通过控制网络通信单元301c发送至远端的上位机300e进行分析处理，网络通信单元301c采用WiFi路由器，传输的距离在10m在的范围，数据传输速率快而且简单方便，所述微控制器301b 为单片机或FPGA控制器，本实用新型采用的单片机芯片为STM32F107，通过该单片机控制器对扫描的数据信息进行处理和存储，其数据处理较快，存储方便，数据推送也较简单。所述微控制器301b的信号控制端通过电机驱动单元301d与所述步进电机300信号控制端连接，所述电源单元301a的电源输出端分别与所述微控制器301c的电源端、网络通信单元301c的电源端、电机驱动单元301d的电源端、激光扫描仪4的电源端、、水平传感器5的电源端、步进电机300的电源端、下限位开关211、位置传感器212、上限位开关 213、左限位开关214、右限位开关215进行电气连接，所述位置传感器212 采用接触式传感器。所述上限位开关213通过触发控制驱动电机200驱动丝杠201，使左滑杆205和右滑杆206在左滑道203和右滑道204内最高的上升位置；所述下限位开关211触发控制左滑杆205、右滑杆206在左滑道203和右滑道204内的最低下降位置；所述位置传感器212用于检测整个升降机构2 上升或下降运动时的相对位置高度，即用于检测中间支撑板207相对于限位板210之间高度(位置)，位置传感器212检测的高度信息送入微控制器301b 进行存储，然后通过网络通信单元301c发送至远端的上位机300e进行分析处理。从而实现整个升降机构2在任意位置的停留、加速和减速等控制，通过左限位开关214和右限位开关215控制步进电机300带动激光扫描仪4水平扫描角度和水平方向全方位扫描，所述激光扫描仪4的水平转动的角度为0～ 360°，从而实现0～360°全方位水平扫描。

在本实用新型中，结合图1和图2，当电源单元301a通电后启动控制电路301内的其他电路工作，微控制器301c通过输出脉冲调制信号控制调节电机驱动单元301d从而控制步进电机300旋转速度和旋转方向，步进电机300 转动时带动激光扫描仪4水平旋转，对进行室内空间扫描并获取室内空间模型数据，所述激光扫描仪4采用LMS111激光扫描仪，其扫描精度高，能够进行连续无间断地测量，且分辨率高，安装简单、可靠，维护成本低；所述通过该激光扫描仪4可大量地采集室内模型数据信息，能快速地将数据信息通过传输至微控制器301c进行处理，并通过网络通信单元301c进行无线传输至远端上位机300e进行分析处理生成直观准确的室内三维模型并进行显示，免除大量的人工测量工作，降低了人工成本，使室内建模高效快速，提高了工作效率，在本实用新型中，所述电机驱动单元301d采用THB7128为核心的驱动芯片，该驱动芯片具有电流调节和电流驱动功能，在高速运行中具有低振动和低噪声低的效果，与此同时，通过水平传感器7自动感应三脚架支撑结构不处于水平状态，并可通过微控制器301b记录并处理测量数据，通过网络通信单元301c上传到上位机300e，实现水平度自动检测和显示，并通过调节三条可伸缩的撑脚的相对高度以实现水平度，从而始终保证激光扫描仪4 在上升或下降过程中进行水平扫描。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。