技术领域本发明涉及分析及测量控制技术领域，具体涉及一种十字轨道物品三维扫描成型装置。
背景技术：
三维激光扫描技术是近年来发展起来的一门新技术，被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。该技术作为获取空间数据的有效手段，以其快速、精确、无接触测量等优势在工业生产、影视制作、服装设计、考古文物、岩土工程等众多领域发挥着越来越重要的作用。随着科学技术的创新，推动了各个领域工作新方法的开展。例如，传统考古行业在进行发掘记录时常常是人工进行，容易对文物遗址造成伤害，利用新型的激光扫描技术能快速完成对文物数据的记录和测绘工作，掌握到第一手资料。现今三维激光扫描仪按照扫描平台的不同划分为:机载(或星载)激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。现有三维激光扫描技术中，需要人为移动需要扫描的物体或人为移动激光扫描仪进行扫描，其中在使用人为移动待扫描物体的机型时，如果待扫描物为易碎易变性物体，在移动过程中易造成物体损坏或变形，且在人为移动过程中易使物体发生位移，在接下来的扫描过程中，接收到的图像会产生图像的变形，在图形后期处理中也会带来大量多余工作。在使用人为移动扫描的机型中，更容易产生图像拼接困难和扫描距离不易控制等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种扫描精度高、适用于无法移动或不宜触碰物品扫描的十字轨道物品三维扫描成型装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种十字轨道物品三维扫描成型装置，该装置设置在一个箱体内，该装置包括：激光传感器单元：用于对待测物进行扫描，所述的激光传感器单元包括滑台及安装在滑台上的三个激光传感器；传动单元：包括从所述滑台中穿过用于支撑滑台的支撑杆子单元以及与支撑杆子单元连接用于带动支撑杆子单元沿X轴、Y轴向移动的光轴子单元；步进电机单元：与所述光轴子单元连接用于控制所述光轴子单元的转动，从而控制所述支撑杆子单元的移动；控制单元：用于控制步进电机单元的运行和接受并预处理图像。所述的滑台为圆弧状，所述的三个激光传感器安装于所述滑台的下表面，相邻的两个激光传感器在滑台上呈60°安装。三个激光扫描传感器采用两两呈60°安装方式，根据圆周角定理，随着机型尺寸的改变，在此角度下三枚激光传感器可视角度均可达到120°视宽角度，所成图像相互交叠部分可达到20％至30％，在最后进行图像拼接时更易于找寻重合点，并可呈现出更为精细的三维成型体。所述的丝杆子单元包括沿X轴向相对分布的光轴a、光轴b以及沿Y轴向相对分布的光轴c、光轴d。所述的支撑杆子单元包括穿过所述滑台并沿Y轴向平行排列的支撑杆a、支撑杆b以及沿X轴向排布的支撑杆c，所述的支撑杆a和支撑杆b的两端通过滑块a分别与所述的光轴a和光轴b连接，所述的支撑杆c的两端通过滑块b分别与所述的光轴c和光轴d连接。所述滑块a与光轴a、光轴b通过直线轴承连接，所述的滑块b与光轴c、光轴d通过直线轴承连接。所述的步进电机单元包括X轴方向控制步进电机和Y轴方向控制步进电机，所述的X轴方向控制步进电机用于控制光轴a和光轴b的转动，所述的Y轴方向控制步进电机用于控制光轴c和光轴d的转动。当步进电机带动安装在各支撑杆上的小型同步带带轮上的同步带运动时，同步带将会带动支撑杆转动，支撑杆的转动将会带动其上安装的长跨度同步带转动，长跨度同步带的运动将会带动安装在同步带上的滑台在中心十字型光轴轨道上滑动。经试验发现Y轴方向移动最为频繁，在快速移动扫描时使用两根光轴将极大增强整台装置扫描稳定性。所述的装置还包括位于所述箱体下方的载物单元，所述的载物单元包括一个可开闭的载物板、控制所述载物板开闭的舵机、支撑所述载物板的挂架、用于升降所述挂架的丝杆e、用于支撑所述挂架的轴以及用于控制丝杆e转动的升降步进电机，所述的挂架有两个，分别与所述载物板相对的两边连接，所述的丝杆e和轴分别与其中一个挂架连接。所述的控制单元为ARM-Cortex3单片机，用于控制X轴方向控制步进电机、Y轴方向控制步进电机、舵机和升降步进电机的运行，并将扫描所得图像以坐标命名方式发送给计算机。本发明装置的工作原理如下：将待扫描物品放在载物板上，ARM-Cortex3单片机控制X轴方向控制步进电机和Y轴方向控制步进电机运行，从而控制光轴a、光轴b、光轴c和光轴d转动，使滑块沿着上述光轴移动，从而带动滑台与激光传感器沿着X轴和Y轴进行移动，实现激光传感器的三维扫描。当待测物体积较小时，ARM-Cortex3单片机控制升降步进电机运行，控制丝杆e进行转动，从而通过挂架将载物板升高，减小待测物与激光传感器之间的距离，实现更加清晰的三维扫描。当待测物无法移动或不适合触碰时，ARM-Cortex3单片机控制舵机运行，将载物板打开，然后将本装置套于待测物上方，实现三维扫描。本发明具有可升降载物平台，在扫描小尺寸物体时可自动控时扫描距离，在扫描细节处更精细，且载物平台的平稳移动不会产生画面变形问题。本发明的载物平台下方自动活板门可打开，在扫描不可移动物体时也较比手持式扫描仪有更高的稳定性。现有激光扫描仪器机械构造复杂成本极高，本发明上部采用十字型激光模块活动构架，该型构架具有极高的精确度及良好的稳定性，易于维护与制造，降低了生产成本及维护成本。与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：(1)能对无法移动或者易损害不适合触碰的物品进行扫描，例如考古文物、生物骨骼、精密仪器、不可动机械设备等；(2)能进行全方位立体扫描且应用十字轨道扫描精度高，不易受干扰；(3)制造成本低廉，不易出故障，且维护方便。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为图1中滑台部分的局部放大示意图。其中，1为Y轴方向控制步进电机，2为ARM-Cortex3单片机，3为不锈钢光轴，4为挂架，5为载物板，6为舵机，7为支撑柱，8为丝杆e，9为左激光传感器，10为X轴方向滑动同步带，11为X轴方向控制步进电机，12为上激光传感器，13为滑台，14为右激光传感器，15为Y轴方向滑动同步带，16为滑块a，17为丝杆a，18为光轴b，19为光轴c，20为光轴d，21为支撑杆a，22为支撑杆b，23为支撑杆c，24为滑块b，25为升降步进电机。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例一种十字轨道物品三维扫描成型装置，该装置设置在一个箱体内，其具体结构如图1和图2所示，该装置包括设置在箱体上方的激光传感器单元、传动单元和步进电机单元，这三个单元靠支撑柱7进行支撑，该装置还包括设置在箱体下方的控制单元及载物单元。激光传感器单元：包括一个圆弧状的滑台13以及安装在滑台13上的三个激光传感器，分别为左激光传感器9、上激光传感器12和右激光传感器14，左激光传感器9和上激光传感器12在滑台13上呈60°分布，上激光传感器12和右激光传感器14在滑台13上呈60°分布，左激光传感器9和右激光传感器14在滑台13上呈120°分布，三个激光传感器单元用于对待测物进行扫描。传动单元：包括沿X轴向相对分布的光轴a17、光轴b18以及沿Y轴向相对分布的光轴c19、光轴d20，光轴a17和光轴b18分别靠近箱体的前后两个侧面，光轴c19和光轴d20分别靠近箱体的左右两个侧面；传动单元还包括沿Y轴向平行排列的支撑杆a21、支撑杆b22以及沿X轴向的支撑杆c23，支撑杆a21和支撑杆b22的两端分别通过两个滑块a16与光轴a17和光轴b18连接，支撑杆c23的两端通过两个滑块b24分别与光轴c19和光轴d20连接，支撑杆a21、支撑杆b22和支撑杆c23均穿过滑台13，支撑杆a21、支撑杆b22上与滑台13连接处设有X轴方向滑动同步带10，支撑杆c23上与滑台13连接处设有Y轴方向滑动同步带15。步进电机单元：安装于箱体一侧面的上部，包括X轴方向控制步进电机11和Y轴方向控制步进电机1，X轴方向控制步进电机11用于控制光轴a17和光轴b18的转动，Y轴方向控制步进电机1用于控制光轴c19和光轴d20的转动；控制单元：该控制单元为ARM-Cortex3单片机2，用于控制所有步进电机以及舵机的运转，并并将扫描所得图像以坐标命名方式发送给计算机。载物单元：包括一个可开闭的载物板5、控制载物板5开闭的舵机6、支撑载物板5的挂架4、用于升降挂架4的丝杆e8、用于支撑挂架4的不锈钢轴3以及用于控制丝杆e8转动的升降步进电机25，挂架4有左右两个，分别与载物板5的左边与右边连接，丝杆e8和不锈钢轴3分别与其中一个挂架连接。扫描时，将待扫描物品放在载物板5上，ARM-Cortex3单片机2控制X轴方向控制步进电机11和Y轴方向控制步进电机1运行，从而控制光轴a17、光轴b18、光轴c19和光轴d20转动，使滑块a16沿着光轴a17和光轴b18移动，滑块b25沿着光轴c19和光轴d20移动，从而带动滑台13与激光传感器沿着X轴和Y轴进行移动，实现激光传感器的三维扫描。当待测物体积较小时，ARM-Cortex3单片机2控制升降步进电机25运行，控制丝杆e8进行转动，从而通过挂架4将载物板5升高，减小待测物与激光传感器之间的距离，实现更加清晰的三维扫描。当待测物无法移动或不适合触碰时，ARM-Cortex3单片机2控制舵机6运行，将载物板5打开，然后将本装置套于待测物上方，实现三维扫描。