一种便携拍照式结构光三维扫描仪的制作方法

本发明涉及三维扫描设备领域，具体是指一种便携拍照式结构光三维扫描仪。

背景技术：

三维扫描技术是运用适当的光学、电子、计算机图像处理等技术，非接触的获取被测物体外部形貌的方法和技术。在工业检测、逆向工程、生物医学、虚拟现实、文物保护、人体测量等众多领域中有广泛应用。随着现代工业制造水平的发展，产品零件大量采用不规则复杂曲面， 其设计、生产、检测等环节需要进行大量的三维曲面实体数字化和三维测量，迫切需要快速、高效、移动式的三维测量技术。光扫描仪相机是一种快速高精度的非接触式三维扫描测量设备，其采用国际最先进的外差式多频相移三维光学测量技术、相位测量技术和计算机视觉技术，其测量过程是:由计算机生成并控制光扫描仪向目标物体表面透射一组标准正弦分布的多频相移光栅条纹，再由相机同步拍摄包含目标物体表面形状星系的光栅条纹图像，再通过相移法和多频外差算法进行相位展开得到代表物体表面形貌信息的绝对相位值，最后结合系统标定内外参数，以三角测量法反求出物体表面密集的三维点云。

便携式三维扫描仪，可适用于多种扫描环境，但是现有技术中的便携式三维扫描仪，其照相装置的仰角调节或者通过操作者手持调整或者通过安装架铰接调整，仰角调节灵活度差，影响扫描效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种便携拍照式结构光三维扫描仪，照相装置仰角调节灵活，提高扫描效率。

本发明通过下述技术方案实现：一种便携拍照式结构光三维扫描仪，包括光栅投影装置和设置在光栅投影装置两侧的照相装置，包括带有握柄的手持基座、中部与手持基座转动连接的照相机架、以及驱使照相装置改变仰角的仰角调节装置，光栅投影直接装置安装在手持基座上，两台照相装置对称安装在照相机架的两端；所述仰角调节装置包括外凸于握柄的转轮、与转轮啮合的传动轮、以及连接传动轮与照相机架以传动的传动轴。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述传动轴内套于照相机架并分别与传动轮、照相机架键连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述传动轴中部设置有通过键与传动轮同轴连接的键槽，传动轴两端设置有外花键；所述照相机架设置有柱形内腔且柱形内腔上设置有与外花键咬合的内花键。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述握柄在安装转轮处为中空结构且内壁设置安装凸部，转轮其旋转轴的两端分别安装在两侧的安装凸部中。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述照相机架外表面设置有限制其仰角调节范围的限位凸部，且手持基座上设置有与限位凸部位置对应的定位挡块。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述握柄上还设置有防止转轮随意转动的挡件，所述挡件包括固定安装在握柄上的档件安装座，以及铰接在档件安装座上、可嵌入转轮其转齿中的档杆。

进一步地，为了更好的实现本发明，还包括与手持基座匹配以固定摆放三维扫描仪的底座。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述光栅投影装置采用微型冷光源光栅投影装置，且微型冷光源光栅投影装置的四周还环形设置散热装置，散热装置的散热口向外辐射。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述照相装置为CCD Camera。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述握柄的下部设置用于数据传输的数据接口。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述手持基座上还设置调节环境亮度的亮度调节装置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明中照相装置的仰角调节方便，通过外凸于握柄的转轮即可简单、快速的调节照相装置的仰角，提高三维扫描效率；

（2）本发明中仰角调节装置采用转轮、传动轮、传动轴、照相机架依次传动的结构，结构精巧轻便且传动稳定，不仅增加了三维扫描仪中照相设备仰角调节功能，而且整体重量较轻，便于携带和手持，长时间手持操作的劳动强度也不大；

（3）本发明整体结构小巧、便于携带。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为仰角调节装置的结构示意图。

图3为挡件的结构示意图。

图4为限位凸部与定位挡块的结构示意图。

图5为底座的结构示意图。

图6为本发明安装底座时的使用状态图。

其中：1、光栅投影装置；2、照相装置；3、手持基座；31、握柄；32、定位挡块；4、照相机架；41、限位凸部；51、转轮；52、传动轮；53、传动轴；6、亮度调节装置；7、底座；81、档件安装座；82、档杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例的一种便携拍照式结构光三维扫描仪，如图1所示，主要是通过下述技术方案实现：包括带有握柄31的手持基座3、中部与手持基座3转动连接的照相机架4、以及驱使照相装置2改变仰角的仰角调节装置，光栅投影直接装置安装在手持基座3上，两台照相装置2对称安装在照相机架4的两端；所述仰角调节装置包括外凸于握柄31的转轮51、与转轮51啮合的传动轮52、以及连接传动轮52与照相机架4以传动的传动轴53。

当手持现有设备进行纵向尺寸较大物体的扫描时，则需要手持三维扫描仪整体调节其扫描角度，再通过处理器的大量运算以得到扫描结果。但是手持设备稳定性较差，因此手持调整三维扫描仪的仰角以进行多区域拼接扫描时，运算量大。

使用本发明所述三维扫描仪进行相同工作，由于本发明设置仰角装置，如图2所示，仰角调节装置包括依次传动的转轮51、传动轮52、传动轴53，传动轴53与照相机架4连接。操作者用拇指的指腹接触外凸于握柄31的转轮51，并驱使转轮51转动，由转轮51、传动轮52、传动轴53依次传动而实现照相机架4带动照相装置2一起转动，从而实现照相装置2其仰角的调节，操作简单、仰角调节灵活。在本发明位置基本不变的情况下，通过照相机仰角调节就可以轻松实现拍摄区域的调节。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图2所示，所述仰角调节装置包括依次传动的转轮51、传动轮52、传动轴53。所述传动轴53上设置有键槽和外花键，传动轴53通过安装在键槽中的键与传动轮52连接，同时传动轴53通过外花键与设置内花键的照相机架4连接。另一方面，旋转轴在安装凸部中转动安装的转轮51与传动轮52啮合。本发明中仰角调节装置采用齿轮啮合以及键连接进行传动，结构简单且传动过程稳定。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图4所示，所述照相机架4外表面套接有限位凸部41，且手持基座3上设置有与限位凸部41位置对应的定位挡块32。

本发明设置匹配的限位凸部41和定位挡块32，用于限制照相机架4仰角调节的范围。考虑到手持基座3中布有数据线路，以及实际操作过程中对其仰角调节，需要限定仰角调节范围。本发明通过对应设置的限位凸部41和定位挡块32，巧妙的实现仰角调节范围的限定。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图3所示，所述握柄31上还设置有防止转轮51随意转动的挡件，所述挡件包括固定安装在握柄31上的档件安装座81，以及铰接在档件安装座81上、可嵌入转轮51其转齿中的档杆82。

本发明中增设防止转轮51随意转动的挡件，档杆82嵌入转轮51的转齿中转轮51不能旋转；档杆82退出转轮51的转齿则转轮51可进行旋转。另一方面，档杆82与档件安装座81铰接，不易丢失，使用方便。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图5、图6所示，还包括与手持基座3匹配以固定摆放三维扫描仪的底座7。本发明所述的三维扫描仪可以直接手持操作，灵活、方便；也可以摆放在底座7中，对待扫描物体旋转调整以进行三维扫描。

所述底座7包括握柄31嵌入的竖向支架和平稳摆放在平台上的重质底盘。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述光栅投影装置1采用微型冷光源光栅投影装置，且微型冷光源光栅投影装置的四周还环形设置散热装置，散热装置的散热口向外辐射。所述照相装置2为CCD Camera。所述手持基座3上还设置调节环境亮度的亮度调节装置6。

本发明为了提高三维扫描效果，采用CCD Camera与微型冷光源光栅投影装置配合，并通过散热装置对微型冷光源光栅投影装置进行散热，保障其工作效率，延长使用寿命。而且，散热装置的散热口向外辐射，不干扰微型冷光源光栅投影装置的正常工作。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。