本发明涉及港口激光体积测量领域，尤其是利用蜗轮蜗杆传动方式实现三维激光体积测量的装置。
背景技术：
三维激光扫描技术，又称“实景复制技术”，以其非接触、扫描速度快、获取信息量大、精度高、实时性强、全自动化、复杂环境测量等优点，克服传统测量仪器的局限性，成为直接获取目标高精度三维数据，并实现三维可视化的重要手段。
采用三维激光扫描仪对大面积堆积物(如煤堆、土堆、矿石堆、垃圾堆等)进行扫描，可以快速获取大量表面点的三维坐标，从而可以精确地表示被测物体的表面起伏，计算体积。传统的测量方法是利用全站仪或者gpsrtk测量堆积物表面离散点坐标，通过绘制等高线建立堆积物表面的数字模型，再计算堆积物的体积，但因为这些堆积物表面形状复杂，测量的离散点有限，部分高程无法直接观测，只能通过插值计算得到。此方法既费时又费力，有时还难以实现；也可以采用摄影测量计算体积，但是其精度较差，同时有些堆积物同名点对难以确定。
然而，采用三维激光扫描仪对堆积物观测，可以快速地获取大量堆积物表面的三维坐标，测量点均匀分布在堆积物表面，因此可以快速精确地计算体积。但目前国内大型三维激光扫描体积测量通常采用人工或者电动驱动激光器在轨道滑行移动完成测量，其存在以下问题：
1.无法需实现大扭矩超低速(1～5分转1圈)平稳高精度传动；
2.快速启动或停车会带来抖动；
3.由于传动不平稳，点云会出现无规则扭曲,因而导致所得数据不准确，误差很大。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种利用蜗轮蜗杆传动方式实现三维激光体积测量的装置，旨在提供一种在港口码头三维激光体积测量中能实现高精度稳定的测量装置。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种利用蜗轮蜗杆传动方式实现三维激光体积测量装置，包括固定轴，传动组件和激光组件；
所述激光组件固定在传动组件上，传动组件带动激光组件转动。
所述传动组件包括传动结构，底座和外壳，所述传动结构安装在底座上，所述外壳固定在或可拆卸地安装在底座上。所述固定轴的一端固定于外部部件上，用于安装固定该装置，另一端通过轴承安装在所述底座上。所述激光组件安装在外壳上。
所述传动结构包括主板传动控制器，步进电机，蜗杆支架，联轴器，蜗轮蜗杆。蜗杆安装在蜗杆支架上，蜗杆支架与底座固定连接。所述步进电机通过联轴器带动蜗杆转动，再通过蜗杆自转带动蜗杆围绕蜗轮转动，通过蜗杆带动蜗杆支架、底座、外壳围绕蜗轮转动，由此带动激光组件转动。蜗轮通过内螺纹拧在所述固定轴上并通过防松螺母固定，并同时与蜗杆啮合。
进一步的，所述蜗轮与蜗杆啮合的螺纹为斜纹。
进一步的，所述联轴器为扰性联轴器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.具有大扭矩超低速(1～5分转1圈)平稳高精度传动；
2.解决轨道式平推激光器测量中快速启动或停车会带来抖动的问题；
3.由于蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音小，解决了传动不平稳，点云会出现无规则扭曲问题；
4.安装简单，极大地降低了测量成本，节约时间，使用方便，而且应用范围广，不仅在港口体积测量，在工程检测、变形监测、文物保护、森林和农业，医学研究，战场仿真等领域都有很大的应用空间。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明传动组件的俯视图；
图3为本发明所测得数据点云图；
图4为目前普通轨道移动式激光测量仪所测得数据点云图。
其中，1-固定轴(1)，2-传动组件，3-激光组件，4-底座，5-外壳，7-步进电机，8-蜗杆支架，9-联轴器，10-蜗轮，11-蜗杆，12-蜗杆支架，13-主板传动控制器，14-防松螺母
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1和图2，包括固定轴(1)，传动组件(2)和激光组件(3)；所述激光组件固定在传动组件上，激光组件随同传动组件转动。
所述传动组件(2)包括传动结构，底座(4)和外壳(5)，所述传动结构安装在底座(4)上，所述外壳(5)固定在或可拆卸地安装在底座(4)上。所述固定轴(1)的一端固定于外部部件上，用于安装固定该装置。所述激光组件(3)安装在外壳(5)上。
所述传动结构包括主板传动控制器(13)，步进电机(7)，蜗杆支架(8)，联轴器(9)，蜗轮(10),蜗杆(11)。蜗杆(11)安装于蜗杆支架(12)，蜗杆支架(12)与底座(4)固定。所述步进电机(7)通过联轴器带动蜗杆(11)转动，再通过蜗杆(11)自转带动蜗杆(11)围绕蜗轮(10)转动，通过蜗杆(11)带动蜗杆支架(12)、底座(4)、外壳(5)围绕蜗轮(10)转动，由此带动激光组件(3)转动。蜗轮(10)通过内螺纹拧在所述固定轴(6)上并通过防松螺母(14)固定，并同时与蜗杆(11)啮合。通过步进电机(7)驱动，带动联轴器(9)和蜗杆(11)转动，再利用蜗杆(11)和蜗轮(10)齿纹的咬合实现装置的转动；
装好激光组件(2)及外壳(5)，把固定轴(6)的一端固定住，固定轴和蜗轮以外的部分绕固定轴和蜗轮作旋转。
如图1、2所示：将被测物件置于激光测量范围内，启动步进电机带动蜗杆转动，进而带动激光组件做旋转运动。
实施例1：
一种利用蜗轮蜗杆传动方式实现三维激光体积测量装置，蜗杆头数为4，蜗轮齿轮为200；
传动比i＝蜗杆的速度(n1)/蜗轮的速度(n2)＝蜗轮的齿数(n2)/蜗杆的头数(n1)；
传动比i＝200/4＝50；
50＝n1/n2；
50n2＝n1；
通过主板指令控制步进电机转速通过联轴器带动蜗杆每分钟50转，从而可实现蜗轮带动轴及底座每分钟1转，最终实现激光测量模组低速传动。测量所得点云图如图3所示。