一种3D摄像头的制作方法

本实用新型涉及摄像头技术领域，具体为一种3D摄像头。

背景技术：

三维扫描仪(3D scanner)是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

三维扫描仪按照成像的原理有多种，传统的激光扫描、超声波扫描等属于时差测距方式，其利用声或光的发送和接收时差，检测各个点的距离，生成物体表面的三维数据。3D结构光源扫描技术是近几年新兴的一种三维扫描技术，其原理是利用结构光光源将一维或二维的图像投影至被测物上，然后由摄像头拍摄投影的图案，再根据图像的形变情形，判断被测物的表面形状。相比于时差测距的方式，利用结构光扫描技术可以一次测量多点或大片区域，因此可以用于动态测量。

结构光的图形的形状、投射的角度等都会对测量的结果造成影响，现有的结构光扫描装置通常只配备一个结构光光源，存在扫描精度低、误差大的问题。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种3D摄像头，能够解决现有三维扫描仪所存在的扫描精度低、误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种3D摄像头，包括底座，底座上设有摄像头本体和结构光组件，所述结构光组件包括结构光发射源、第一分光镜、第二分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第一电机、第二电机、控制器以及控制按键，所述第一分光镜的投射光束射向第二分光镜，所述第一分光镜的反射光线射向第一反射镜，所述第二分光镜的反射光线射向第二反射镜，所述第一电机的输出轴与第一反光镜固定连接，所述第二电机的输出轴与第二反光镜固定连接，所述控制器与第一电机以及第二电机均信号连接，所述控制器用于根据控制按键的输入控制第一电机以及第二电机转动。

本实用新型技术方案中，第一分光镜、第二分光镜、第一反光镜以及第二反光镜共同构建了三条光路，结构光发射源发射的结构光被分成三路，一路结构光经过第一分光镜、第一反射镜照射到被测物体上，一路结构光经过第一分光镜、第二分光镜照射到物体上，另一路结构光经过第一分光镜、第二分光镜、第二反射镜之后照射到物体上，通过控制按键，能够控制第一电机和第二电机转动，进而调节第一反光镜、第二反光镜发射的光线方向，进而调节照射在物体表面的结构光的角度和形态。本申请技术方案通过一个结构光光源以及分光镜，无需增加结构光光源的个数即可实现对物品的多角度照射，同时通过控制按键可以控制照射的角度，可以有效的提高3D扫描的精准度。

进一步，在第一分光镜与第一反射镜之间设有第一凸透镜，所述第二分光镜与第二反光镜之间设有第二凸透镜；还包括与控制器信号连接的第一滑动组件和第二滑动组件，所述第一滑动组件用于带动第一凸透镜在第一分光镜到第一反射镜之间滑动，所述第二滑动组件用于带动第二凸透镜在第二分光镜到第二反射镜之间滑动。通过调节第一凸透镜以及第二凸透镜的位置，可以实现对结构光光源照射的图像的大小的调节，配合第一电机以及第二电机的转动，可以对比较重要的区域进行高精度的扫描和分析。

进一步，所述第一滑动组件包括第三电机以及与第一凸透镜固定连接的第一齿条，所述第一齿条与底座之间滑动连接，所述第三电机输出轴上设有与第一齿条啮合的第一齿轮；所述第二滑动组件包括第四电机以及与第二凸透镜固定连接的第二齿条，所述第二齿条与底座之间滑动连接，所述第四电机输出轴上设有与第二齿条啮合的第二齿轮，所述第三电机与第四电机均与控制器信号连接。通过齿轮齿条带动第一凸透镜和第二凸透镜滑动。

进一步，还包括无线通信模块，所述控制器与无线通信模块信号连接，所述控制器用于通过无线通信模块接收控制指令并根据控制指令控制第一电机、第二电机、第三电机以及第四电机转动，所述控制器还用于将摄像头本体拍摄的图像通过无线通信模块发送到控制终端上。通过无线通信模块，可以实现远程扫描控制以及扫描图像的上传。

进一步，还包括显示模块，所述显示模块用于显示摄像头本体拍摄的图像。可以实时显示拍摄结果，方便用户对摄像头位置进行调整。

进一步，所述第一电机、第二电机、第三电机以及第四电机均为步进电机。步进电机控制更加方便。

附图说明

图1为本实用新型一种3D摄像头实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座1、摄像头本体2、结构光光源3、第一分光镜4、第一反射镜5、第二分光镜6、第二凸透镜7、第二反光镜8、第一凸透镜9。

实施例基本如图1所示,本实施例的一种3D摄像头，包括底座1，底座1上设有摄像头本体2和结构光组件，结构光组件包括结构光发射源、第一分光镜4、第二分光镜6、第一反射镜5、第二反射镜、第一电机、第二电机、控制器以及控制按键，第一分光镜4的投射光束射向第二分光镜6，第一分光镜4的反射光线射向第一反射镜5，第二分光镜6的反射光线射向第二反射镜，第一电机的输出轴与第一反光镜固定连接，第二电机的输出轴与第二反光镜8固定连接，控制器与控制按键、第一电机以及第二电机均信号连接，控制器用于根据控制按键的输入控制第一电机以及第二电机转动。

在第一分光镜4与第一反射镜5之间设有第一凸透镜9，第二分光镜6与第二反光镜8之间设有第二凸透镜7；还包括与控制器信号连接的第一滑动组件和第二滑动组件，第一滑动组件用于带动第一凸透镜9在第一分光镜4到第一反射镜5之间滑动，第二滑动组件用于带动第二凸透镜7在第二分光镜6到第二反射镜之间滑动。

本实施例中，通过齿轮齿条的组合带动第一凸透镜9和第二凸透镜7滑动，具体的，第一滑动组件包括第三电机以及与第一凸透镜9固定连接的第一齿条，第一齿条与底座1之间滑动连接，第三电机输出轴上设有与第一齿条啮合的第一齿轮；第二滑动组件包括第四电机以及与第二凸透镜7固定连接的第二齿条，第二齿条与底座1之间滑动连接，第四电机输出轴上设有与第二齿条啮合的第二齿轮，第三电机与第四电机均与控制器信号连接。在本实用新型的另一个实施例中，第一滑动组件以及第二滑动组件为螺纹丝杆副。

还包括无线通信模块和显示模块，控制器与显示模块以及无线通信模块均信号连接，控制器用于通过无线通信模块接收控制指令并根据控制指令控制第一电机、第二电机、第三电机以及第四电机转动，控制器还用于将摄像头本体2拍摄的图像通过无线通信模块发送到控制终端上，显示模块用于显示摄像头本体2拍摄的图像。

控制器为单片机或PLC，本实施例中，控制器为单片机，优选为MK60DN512ZVLQ10单片机，显示模块为OLED显示屏，无线通信模块采用KB3077WIFI模块，控制按键采用微触开关，共设有四个，分别用于控制四个电机的角度，本实施例中，每按一次控制按键，控制器就控制相应的电机转动一度，为了更加精准的控制电机转动的角度，第一电机、第二电机、第三电机以及第四电机均为步进电机。

本实施的原理为：第一分光镜4、第二分光镜6、第一反光镜以及第二反光镜8共同构建了三条光路，结构光发射源发射的结构光被分成三路，一路结构光经过第一分光镜4、第一反射镜5照射到被测物体上，一路结构光经过第一分光镜4、第二分光镜6照射到物体上，另一路结构光经过第一分光镜4、第二分光镜6、第二反射镜之后照射到物体上，通过控制按键，能够控制第一电机和第二电机转动，进而调节第一反光镜、第二反光镜8发射的光线方向，进而调节照射在物体表面的结构光的角度和形态。本申请技术方案通过一个结构光光源3以及分光镜，无需增加结构光光源3的个数即可实现对物品的多角度照射，同时通过控制按键可以控制照射的角度，可以有效的提高3D扫描的精准度。

通过调节第一凸透镜9以及第二凸透镜7的位置，可以实现对结构光光源3照射的图像的大小的调节，配合第一电机以及第二电机的转动，可以对比较重要的区域进行高精度的扫描和分析。

以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。