一种高精度三维拍摄架的制作方法

本实用新型涉及一种三维重建装置的拍摄架，属于三维扫描系统技术领域。

背景技术：

三维拍摄架是三维重建系统的重要组成部分，质量、性能的好坏直接影响到三维重建的效率，其设计安装工艺尤为重要。三维重建是一件非常耗时费力的过程，而拍摄效率就极大地影响着重建的进程。对于普通的拍摄架，相机的角度和高度都需要手动调节，这样对于定位的精度就很难把握，而且其搭载相机的能力也很有限。用普通的拍摄架去完成对较大物体以及不同角度的大量拍摄时就很繁琐，浪费大量人力和时间，从而影响工作进度；并且对于某些大型不可移动的物体使用普通的拍摄架根本无法完成三维重建。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为三维重建工作提供一种稳定的能够搭载拍摄设备方便快捷定位的并且能够满足拍摄角度及高度需要的辅助设备。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种高精度三维拍摄架，其特征在于，包括：

一框架，所述框架上安装有四个万向轮；

一水平滑动装置，所述水平滑动装置设置在所述框架上，所述水平滑动装置和所述框架可滑动连接；

一垂直升降装置，所述垂直升降装置固定在所述水平滑动装置的上表面；

一水平旋转装置，所述水平旋转装置固定在所述垂直升降装置的上端；

一纵深拉长装置，所述纵深拉长装置的一端固定在所述水平旋转装置的上表面，所述纵深拉长装置和所述水平旋转装置相铰接；

一垂直旋转装置，所述垂直旋转装置固定在所述水平旋转装置的一侧，所述垂直旋转装置位于所述纵深拉长装置的下方，所述垂直旋转装置与所述纵深拉长装置相铰接；

一相机水平旋转装置，所述相机水平旋转装置固定在所述纵深拉长装置的另一端；

一相机垂直旋转装置，所述相机垂直旋转装置固定在所述相机水平旋转装置的一侧；

一控制箱，所述控制箱固定在所述框架上，所述控制箱用于控制所述水平滑动装置、所述垂直升降装置、所述水平旋转装置、所述纵深拉长装置、所述垂直旋转装置、所述相机水平旋转装置和所述相机垂直旋转装置。

优选地，所述水平滑动装置包括有：

两条高精密直线导轨，两条所述高精密直线导轨均安装在所述框架上；

一齿条，所述齿条安装在所述框架上，所述齿条位于两条所述高精密直线导轨之间，所述齿条和两条所述高精密直线导轨均相平行；

一底板，所述底板的下表面的两侧分别安装有两滑块，所述底板通过四个所述滑块与两条所述高精密直线导轨可滑动连接；

一第一步进电机，所述第一步进电机的机壳固定在所述底板的上表面的一侧，所述控制箱控制所述第一步进电机；

一第一齿轮，所述第一步进电机的转轴贯穿所述底板与所述第一齿轮相连接，所述第一齿轮和所述齿条相啮合。

优选地，所述垂直升降装置包括有：

一第一电动升降立柱，所述第一电动升降立柱为可伸缩式结构，所述第一电动升降立柱包括依次套设的第一立柱、第二立柱和第三立柱，所述第一立柱固定在所述底板的上表面的中部，所述第一电动升降立柱的外壁上安装有铝合金型材；

一第二步进电机，所述第二步进电机固定在所述第一立柱内，所述第二步进电机的转轴通过梯形丝杆副驱动所述第一电动升降立柱，所述控制箱控制所述第二步进电机。

优选地，所述水平旋转装置包括有：

一固定板，所述固定板上开设有一安装孔，所述第三立柱的上端贯穿所述安装孔，所述固定板与所述第三立柱固定连接，所述固定板的一侧向外延伸形成耳板；

一第三步进电机，所述第三步进电机的机壳固定在所述耳板上，所述第三步进电机位于所述耳板的下侧，所述控制箱控制所述第三步进电机；

一小齿轮，所述第三步进电机的转轴贯穿所述耳板与所述小齿轮通过键相连接；

一第一回转轴承，所述第一回转轴承设于所述第三立柱上，所述第一回转轴承位于所述固定板的上侧，所述第一回转轴承的内圈与所述第三立柱固定连接；

一大齿轮，所述大齿轮与所述第一回转轴承的外圈固定连接，所述大齿轮和所述小齿轮相啮合；

一第一转接板，所述第一转接板固定在所述第一回转轴承的外圈的上端。

优选地，所述纵深拉长装置包括：

一第二电动升降立柱，第二电动升降立柱为可伸缩式结构，所述第二电动升降立柱包括依次套设的第四立柱、第五立柱和第六立柱，所述第四立柱通过铰链与所述第二转接板铰接，所述第二电动升降立柱沿水平方向设置；

一第四步进电机，所述第四步进电机固定在所述第四立柱内，所述第四步进电机的转轴通过一梯形丝杆副驱动所述第二电动升降立柱，所述控制箱控制所述第四步进电机。

优选地，所述垂直旋转装置包括：

一第二转接板，所述第二转接板位于所述第一转接板的正上方，所述第二转接板和所述第一转接板之间通过快速拆卸装置相连接，所述第二转接板的一侧开设有一长条形开口；

所述快速拆卸装置包括有燕尾槽板和燕尾，所述燕尾槽板与所述第一转接板螺纹连接，所述燕尾槽板上开设有一燕尾槽，所述燕尾设置在燕尾槽内，所述燕尾与第二转接板螺纹连接，所述燕尾与所述燕尾槽螺纹浮动连接；

一铝合金固定架，所述铝合金固定架与所述第二转接板固定连接，所述铝合金固定架位于所述第二转接板的下侧；

一电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的机壳安装在所述铝合金固定架上，所述电动伸缩杆的伸缩杆与所述第四立柱铰接。

优选地，所述相机水平旋转装置包括：

一承接板，所述承接板的一端与所述第六立柱相对于所述第五立柱的另一端固定连接；

一第一连接轴和一第二连接轴，所述第一连接轴的下端和所述第二连接轴的上端固定连接，所述第一连接轴的上端和所述承接板的下表面固定连接；

一第二回转轴承，所述第二回转轴承套设在所述第二连接轴上，所述第二回转轴承的内圈与所述第二连接轴固定连接；

一第一带轮座和一第一带轮，所述第一带轮座的一侧开设有第一通孔，所述第一带轮座的另一侧开设有第一凹槽，所述第二回转轴承位于所述第一通孔内，所述第一带轮的一端面与所述第二回转轴承的外圈的下端固定连接，所述第一带轮位于所述第一带轮座的下侧；

一电机转接板，所述电机转接板设置在所述第一凹槽内，所述电机转接板与所述第一带轮座可滑动连接；

一第五步进电机，所述第五步进电机安装在所述电机转接板上，所述第五步进电机的转轴贯穿所述电机转接板和所述第一带轮座，所述控制箱控制所述第五步进电机；

一第二带轮，所述第五步进电机的转轴和所述第二带轮相连接，所述第一带轮和所述第二带轮之间通过皮带同步传动。

优选地，所述相机垂直旋转装置包括：

一第二带轮座，所述第二带轮座的上端与所述第一带轮座靠近于所述第一凹槽的一端固定连接，所述第二带轮座的下侧开设有第二通孔；

一第六步进电机，所述第六步进电机设置在所述第一凹槽内，所述第六步进电机位于所述第五步进电机的一侧，所述第六步进电机的转轴依次贯穿所述第一带轮座和第二带轮座，所述控制箱控制所述第六步进电机；

一第三带轮，所述第六步进电机的转轴和所述第三带轮相连接；

一第四带轮，所述第四带轮位于所述第二通孔内，所述第四带轮的一端突出于所述第二通孔，所述第三带轮和所述第四带轮之间通过皮带同步传动；

一扫描头安装架，所述扫描头安装架呈“L”字型，所述第四带轮与所述扫描头安装架固定连接。

本实用新型由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

本实用新型高精度三维拍摄架结构先进合理，安装便捷，经济适用，使用方便，稳定性好，安全可靠，适应性强，扫描头的各种旋转动作可以满足拍摄设备各个角度的快速捕捉，极大地提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的高精度三维拍摄架的立体图；

图2是本实用新型的高精度三维拍摄架的水平滑动装置与垂直升降装置的示意图；

图3是本实用新型的高精度三维拍摄架的水平旋转装置、纵深拉长装置和垂直旋转装置的示意图；

图4是本实用新型的高精度三维拍摄架的快速拆卸装置的示意图；

图5是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置与相机垂直旋转装置的示意图；

图6是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置的局部示意图；

图7是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置的剖视图；

图8是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置、相机垂直旋转装置和扫描头安装架的安装示意图；

图9是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置、相机垂直旋转装置和扫描头安装架的另一角度的安装示意图；

附图中：1、框架；11、万向轮；2、水平滑动装置；21、底板；22、滑块；23、第一步进电机；24、第一齿轮；25、高精密直线导轨；26、齿条；3、垂直升降装置；31、第一电动升降立柱；311、第一立柱；312、第二立柱；313、第三立柱；4、水平旋转装置；41、固定板；411、耳板；42、第三步进电机；43、小齿轮；44、第一回转轴承；45、大齿轮；46、第一转接板；47、第二转接板；471、长条形开口；48、快速拆卸装置；481、第一燕尾槽；482、第二燕尾槽；483、第三燕尾槽；5、纵深拉长装置；51、第二电动升降立柱；511、第四立柱；512、第五立柱；513、第六立柱；52、铰链；6、垂直旋转装置；61、铝合金固定架；62、电动伸缩杆；7、相机水平旋转装置；71、承接板；72、第一连接轴；73、第二连接轴；74、第二回转轴承；75、第一带轮座；751、第一凹槽；76、第一带轮；77、电机转接板；78、第五步进电机；79、第二带轮；8、相机垂直旋转装置；81、第二带轮座；82、第六步进电机；83、第三带轮；84、第四带轮；85、第三回转轴承；86、固定轴；87、扫描头安装架；88、扫描头；9、控制箱。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1是本实用新型的高精度三维拍摄架的立体图。请参见图1所示，示出了一种较佳实施例的高精度三维拍摄架，包括：框架1和水平滑动装置2。框架1上安装有四个万向轮11，四个万向轮11便于框架1的移动。水平滑动装置2设置在框架1上，水平滑动装置2和框架1可滑动连接。水平滑动装置2用于实现在框架1上的水平方向的移动。

此外，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：垂直升降装置3，垂直升降装置3固定在水平滑动装置2的上表面，垂直升降装置3用于实现在水平滑动装置2上的竖直方向的升降。

另外，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：水平旋转装置4，水平旋转装置4固定在垂直升降装置3的上端，水平旋转装置4用于实现在垂直升降装置3上的水平旋转。

还有，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：纵深拉长装置5，纵深拉长装置5的一端固定在水平旋转装置4的上表面，纵深拉长装置5和水平旋转装置4相铰接，纵深拉长装置5起到伸缩拉长的作用。

进一步，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：垂直旋转装置6，垂直旋转装置6固定在水平旋转装置4的一侧，垂直旋转装置6位于纵深拉长装置5的下方，垂直旋转装置6与纵深拉长装置5相铰接，垂直旋转装置6使得纵深拉长装置5可以沿竖直方向上旋转。

再进一步，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：相机水平旋转装置7，相机水平旋转装置7固定在纵深拉长装置5的另一端，相机水平旋转装置7用于实现在纵深拉长装置5上的水平方向的转动。

更进一步，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：相机垂直旋转装置8，相机垂直旋转装置8固定在相机水平旋转装置7的一侧，相机垂直旋转装置8用于实现在相机水平旋转装置7上的竖直方向的转动。

另外，作为一种较佳的实施例，高精度三维拍摄架还包括：控制箱9，控制箱9固定在框架1上，控制箱控制水平滑动装置2、垂直升降装置3、水平旋转装置4、纵深拉长装置5、垂直旋转装置6、相机水平旋转装置7和相机垂直旋转装置8。

下面详细说明本实用新型的各个部件：

图2是本实用新型的高精度三维拍摄架的水平滑动装置与垂直升降装置的示意图。

水平滑动装置2：

此外，作为一种较佳的实施例，请参见图1和图2所示，水平滑动装置2包括：两条高精密直线导轨25和一根齿条26，两条高精密直线导轨25和齿条26均安装在框架1上，齿条26位于两条高精密直线导轨25之间，齿条26和两条高精密直线导轨25均相平行。

还有，作为一种较佳的实施例，水平滑动装置2还包括：底板21，底板21的下表面的两侧分别安装有两块滑块22，底板21通过四块滑块22与两条高精密直线导轨11可滑动连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，水平滑动装置2还包括：第一步进电机23，第一步进电机23的机壳固定在底板21的上表面的一侧，控制箱9控制第一步进电机23。

更进一步，作为一种较佳的实施例，水平滑动装置2还包括：第一齿轮24，第一步进电机23的转轴贯穿底板21与第一齿轮24相连接，第一齿轮24和齿条26相啮合，第一步进电机23驱动第一齿轮24转动，第一齿轮24通过齿轮齿条结构实现了水平滑动装置2在水平方向的移动，底板21的下表面安装有限位开关，保证水平滑动装置2设备的安全。

垂直升降装置3：

还有，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1和图2所示，垂直升降装置3包括：第一电动升降立柱31，第一电动升降立柱31为可伸缩式结构，第一电动升降立柱31包括依次套设的第一立柱311、第二立柱312和第三立柱313，第一立柱311固定在底板21的上表面的中部，第一电动升降立柱31的外壁上安装有铝合金型材进行支撑加固，增强稳定性。

另外，作为一种较佳的实施例，垂直升降装置3还包括：第二步进电机(图中未示出)，第二步进电机固定在第一立柱311内，第二步进电机的转轴通过一梯形丝杆副驱动第一电动升降立柱31，控制箱9控制第二步进电机，第一立柱311内安装有限位开关，保证垂直升降装置3的安全稳定。

图3是本实用新型的高精度三维拍摄架的水平旋转装置、纵深拉长装置和垂直旋转装置的示意图，图4是本实用新型的高精度三维拍摄架的快速拆卸装置的示意图。

水平旋转装置4：

进一步，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1、图2、图3和图4所示，水平旋转装置4包括：固定板41，固定板41上开设有一安装孔，第三立柱313的上端贯穿安装孔，固定板41与第三立柱313固定连接，固定板41的一侧向外延伸形成耳板411。

更进一步，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4还包括：第三步进电机42，第三步进电机42的机壳固定在耳板411上，第三步进电机42位于耳板411的下侧，控制箱9控制第三步进电机42。

再进一步，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4还包括：小齿轮43，第三步进电机的42转轴贯穿耳板411与小齿轮43通过一键相连接。

还有，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4还包括：第一回转轴承44，第一回转轴承44设于第三立柱313上，第一回转轴承44位于固定板41的上侧，第一回转轴承44的内圈与第三立柱313固定连接。

而且，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4还包括：大齿轮45，大齿轮45与第一回转轴承44的外圈固定连接，大齿轮45和小齿轮43相啮合，第三步进电机42驱动小齿轮43转动，小齿轮43带动大齿轮45和第一回转轴承44水平同步转动。

再者，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4还包括：第一转接板46，第一转接板46固定在第一回转轴承44的外圈的上端。

还有，作为一种较佳的实施例，水平旋转装置4上安装限位装置，用于保证水平旋转装置4的安全稳定。

图5是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置与相机垂直旋转装置的示意图

纵深拉长装置5：

还有，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1、图3和图5所示，纵深拉长装置5包括：第二电动升降立柱51，第二电动升降立柱51为可伸缩式结构，第二电动升降立柱51包括依次套设的第四立柱511、第五立柱512和第六立柱513，第四立柱511通过铰链52与第二转接板47铰接，第二电动升降立柱51沿水平方向设置，第二电动升降立柱51的外壁上安装有铝合金型材。

另外，作为一种较佳的实施例，纵深拉长装置5还包括：第四步进电机(图中未示出)，第四步进电机固定在第四立柱511内，第四步进电机的转轴通过梯形丝杆副驱动第二电动升降立柱51，控制箱9控制第四步进电机，纵深拉长装置5上安装限位装置。

垂直旋转装置6：

进一步，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1、图3和图4所示，垂直旋转装置6还包括：第二转接板47，第二转接板47位于第一转接板46的正上方，第二转接板47和第一转接板46之间通过一快速拆卸装置48相连接，第二转接板47的一侧开设有长条形开口471，第一回转轴承44转动带动第一转接板46和第二转接板47在水平方向上同步转动。

再进一步，作为一种较佳的实施例，快速拆卸装置48包括有一燕尾槽板481和一燕尾483，燕尾槽板481与第一转接板46螺纹连接，燕尾槽板481上开设有一燕尾槽482，燕尾483设置于燕尾槽482内，燕尾483与第二转接板47螺纹连接，燕尾483与燕尾槽板481螺纹浮动连接，当燕尾槽板481用螺纹紧固时，燕尾483不能移动，当燕尾槽板481松动连接时，燕尾483可以滑动，进而实现第二转接板47和第一转接板46可以快速连接与分离。

而且，作为一种较佳的实施例，垂直旋转装置6包括：铝合金固定架61，铝合金固定架61与第二转接板47固定连接，铝合金固定架61位于第二转接板47的下侧。

另外，作为一种较佳的实施例，垂直旋转装置6还包括：电动伸缩杆62，电动伸缩杆62的机壳安装在铝合金固定架61上，电动伸缩杆62的伸缩杆与第四立柱511铰接，电动伸缩杆62的伸缩杆伸长与收缩控制着纵深拉长装置5的在竖直方向上的转动。

图6是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置的局部示意图，图7是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置的剖视图。

相机水平旋转装置7：

进一步，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1、图5、图6和图7所示，相机水平旋转装置7包括：承接板71，承接板71的一端与第六立柱513相对于第五立柱512的另一端固定连接。

再进一步，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：第一连接轴72和第二连接轴73，第一连接轴72的下端和第二连接轴73的上端固定连接，第一连接轴72的上端和承接板71的下表面固定连接。

更进一步，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：第二回转轴承74，第二回转轴承74套设在第二连接轴73上，第二回转轴承74的内圈与第二连接轴73固定连接。

还有，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：第一带轮座75和第一带轮76，第一带轮座75的一侧开设有第一通孔，第一带轮座75的另一侧开设有第一凹槽751，第二回转轴承74位于第一通孔内，第一带轮76的一端面与第二回转轴承74的外圈的下端固定连接，第一带轮76位于第一带轮座75的下侧。

另外，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：电机转接板77，电机转接板77设置在第一凹槽751内，电机转接板77与第一带轮座75可滑动连接。

而且，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：第五步进电机78，第五步进电机78安装在电机转接板77上，第五步进电机78的转轴贯穿电机转接板77和第一带轮座75，控制箱9控制第五步进电机78。

进一步，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7还包括：第二带轮79，第五步进电机78的转轴和第二带轮79相连接，第一带轮76和第二带轮79之间通过皮带(图中未示出)同步传动，第五步进电机78驱动第二带轮79，第二带轮79带动第一带轮76同步转动，使第一带轮76、第一带轮座75和第二回转轴承74的外圈能够围绕着第二连接轴73的中心做圆周运动。

再进一步，作为一种较佳的实施例，电机转接板77上开设有若干腰型孔，电机转接板77的侧壁上开设有第一螺纹孔，第一带轮座75上开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔相正对，一螺栓贯穿第一螺纹孔和第二螺纹孔，通过松紧螺栓可以带动电机转接板77在第一凹槽751内的移动，起到调节第一带轮76和第二带轮79之间的皮带的绷劲程度。

更进一步，作为一种较佳的实施例，相机水平旋转装置7上安装限位装置。

图8是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置、相机垂直旋转装置和扫描头安装架的安装示意图，图9是本实用新型的高精度三维拍摄架的相机水平旋转装置、相机垂直旋转装置和扫描头安装架的另一角度的安装示意图。

相机垂直旋转装置8：

进一步，作为一种较佳的实施例，请继续参见图1、图6、图8和图9所示，相机垂直旋转装置8包括：第二带轮座81，第二带轮座81的上端与第一带轮座75靠近于第一凹槽751的一端固定连接，第二带轮座81的下侧开设有第二通孔。

再进一步，作为一种较佳的实施例，相机垂直旋转装置8还包括：第六步进电机82，第六步进电机82设置在第一凹槽内751，第六步进电机82位于第五步进电机78的一侧，第六步进电机82的转轴依次贯穿第一带轮座75和第二带轮座81，控制箱9控制第六步进电机82。

更进一步，作为一种较佳的实施例，相机垂直旋转装置8还包括：第三带轮83，第六步进电机82的转轴和第三带轮83相连接。

再者，作为一种较佳的实施例，相机垂直旋转装置8还包括：第四带轮84，第四带轮84位于第二通孔内，第四带轮84的一端突出于所述第二通孔，第三带轮83和第四带轮84之间通过皮带(图中未示出)同步传动。

而且，作为一种较佳的实施例，相机垂直旋转装置8还包括：扫描头安装架87，扫描头安装架87呈“L”字型，第四带轮84与扫描头安装架87固定连接，第六步进电机82驱动第三带轮83，第三带轮83通过皮带与第四带轮84同步转动，同时第四带轮84带动扫描头安装架87在竖直方向上的转动。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。

本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：

本实用新型的进一步实施例中，水平滑动装置2、垂直升降装置3、水平旋转装置4、纵深拉长装置5、垂直旋转装置6、相机水平旋转装置7和相机垂直旋转装置8的性能见表1：

表1

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。