一种采集全面的三维扫描仪的制作方法

本实用新型涉及光电设备领域，特别涉及一种采集全面的三维扫描仪。

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。

现有的三维扫描仪运行时，通常将物体放置于转盘上，利用转盘带动物体旋转，由扫描头进行扫描，采用这种方式进行扫描时，虽然能够采集到物体侧面的数据，但是无法检测到物体顶部和底部的形状，导致虚拟世界中，建立的模型与实际物体之间存着差别，从而导致现有的三维扫描仪搜集的数据不够全面，降低了三维扫描仪的实用性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种采集全面的三维扫描仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采集全面的三维扫描仪，包括底座、支板、顶板、控制器、第一光源、第一CCD、第一电机、固定机构、调节机构和两个扫描机构，所述顶板通过支板固定在底座的上方，所述第一电机固定在底座的上方，所述控制器固定在支板的远离第一电机的一侧，所述控制器内设有PLC，所述第一光源和第一CCD均固定在支板的另一侧，所述调节机构设置在顶板的下方，两个扫描机构分别位于第一电机和调节机构之间，所述第一电机、第一CCD和第一光源均与PLC电连接；

所述固定机构包括固定环、若干固定组件和若干升降组件，所述升降组件周向均匀分布在固定环的上方，所述升降组件与固定环传动连接，所述固定组件周向均匀分布在固定环的内侧，所述固定组件包括调向单元、连接杆、气泵、气缸和活塞，所述连接杆的一端与固定环的内壁固定连接，所述连接杆的另一端与气缸铰接，所述气泵与气缸连通，所述气泵与PLC电连接，所述活塞设置在气缸内；

所述扫描机构包括扫描盘和四个密封板，四个密封板周向均匀分布在扫描盘上，所述扫描盘上设有第一凹口和四个第二凹口，所述第二凹口与密封板一一对应，四个第二凹口分别位于第一凹口的四侧，所述第二凹口内设有伸缩组件，所述伸缩组件与密封板连接，所述第一凹口内设有平移板、第二光源、第二CCD和两个平移组件，所述平移板的两端分别通过两个平移组件与第一凹口的底部连接，所述第二光源和第二CCD均固定在平移板的远离平移组件的一侧。

作为优选，为了控制上方的扫描盘的高度位置，所述调节机构包括第二电机、第二驱动轴和套管，所述第二电机固定在顶板的下方，所述第二电机与PLC 电连接，所述第二电机与第二驱动轴的顶端传动连接，所述套管套设在第二驱动轴的底端，所述套管与扫描盘固定连接，所述套管的与第二驱动轴的连接处设有与第二驱动轴匹配的第一螺纹。

作为优选，为了实现套管的平稳移动，所述套管的两端设有限位环和限位杆，所述限位杆固定在顶板的下方，所述限位环固定在套管上，所述限位环套设在限位杆上。

作为优选，为了带动平移板移动，所述平移组件包括皮带和两个平移单元，两个平移单元通过皮带相互连接，所述皮带与平移板固定连接，所述平移单元包括第三电机、轴承、第三驱动轴和滚轮，所述第三电机和轴承均固定在第一凹口内的底部，所述第三电机与PLC电连接，所述第三驱动轴位于第三电机和轴承之间，所述第三电机与第三驱动轴传动连接，所述滚轮套设在第三驱动轴上。

作为优选，为了调节固定方向，所述调向单元包括第四电机、第一连杆和第二连杆，所述第四电机固定在固定环的内壁上，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与气缸铰接。

作为优选，为了保证紧固效果，所述活塞的远离气缸的一端设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。

作为优选，为了控制密封板的移动，所述伸缩组件包括动力单元、伸缩架、连接板和两个第三连杆，所述动力单元与伸缩架的一端连接，所述伸缩架的另一端的两侧分别通过两个第三连杆与连接板铰接，所述连接板固定在密封板的下方。

作为优选，为了实现伸缩架的长度的变化，所述动力单元包括第五电机和两个移动单元，所述第五电机与PLC电连接，两个移动单元分别位于第五电机的两侧，所述移动单元包括第五驱动轴、缓冲块和移动块，所述缓冲块和第五电机均固定在第二凹口内，所述第五驱动轴位于第五电机和缓冲块之间，所述第五电机与第五驱动轴传动连接，所述移动块套设在第五驱动轴上，所述移动块的与第五驱动轴的连接处设有与第五驱动轴匹配的第二螺纹，两个移动块分别与伸缩架的远离连接板的一端的两侧铰接。

作为优选，为了保证第五电机的驱动力，所述第五电机为直流伺服电机。

作为优选，为了带动固定环升降，所述升降组件包括第六电机、支撑管、第六驱动轴、线盘和吊线，所述第六电机和支撑管均固定在顶板的上方，所述第六电机与PLC电连接，所述第六驱动轴位于第六电机和支撑管之间，所述第六电机与第六驱动轴传动连接，所述线盘套设在第六驱动轴上，所述吊线的一端设置在线盘上，所述吊线的另一端穿过顶板与固定环连接。

本实用新型的有益效果是，该采集全面的三维扫描仪通过固定机构将物品固定在固定环内，并带动物品上升至两个扫描机构的中心位置，便于扫描机构对物品的顶端和底端进行扫描，与现有的固定机构相比，该固定机构结构灵活，且可根据物体的形状调节紧固位置，不仅如此，通过扫描机构对物体的上下两侧进行扫描检测，保证数据搜集的全面性，便于建立准确的虚拟模型，从而提高了设备的实用性，与现有的扫描机构相比，该扫描机构中密封板可根据需要进行灵活的移动，在闲置时堵住第一凹口，实现对第一凹口内的配件的保护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的采集全面的三维扫描仪的结构示意图；

图2是本实用新型的采集全面的三维扫描仪的扫描机构的结构示意图；

图3是本实用新型的采集全面的三维扫描仪的平移组件的结构示意图；

图4是本实用新型的采集全面的三维扫描仪的扫描盘的俯视图；

图5是本实用新型的采集全面的三维扫描仪的固定环的俯视图；

图6图5的A部放大图；

图中：1.底座，2.支板，3.顶板，4.控制器，5.第一光源，6.第一CCD，7. 第一电机，8.固定环，9.连接杆，10.气泵，11.气缸，12.活塞，13.扫描盘， 14.密封板，15.第一凹口，16.第二凹口，17.平移板，18.第二光源，19.第二 CCD，20.第二电机，21.第二驱动轴，22.套管，23.限位环，24.限位杆，25.皮带，26.第三电机，27.轴承，28.第三驱动轴，29.滚轮，30.第四电机，31.第一连杆，32.第二连杆，33.压力传感器，34.伸缩架，35.连接板，36.第三连杆，37.第五电机，38.第五驱动轴，39.缓冲块，40.移动块，41.第六电机，42.支撑管，43.第六驱动轴，44.线盘，45.吊线。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种采集全面的三维扫描仪，包括底座1、支板2、顶板3、控制器4、第一光源5、第一CCD6、第一电机7、固定机构、调节机构和两个扫描机构，所述顶板3通过支板2固定在底座1的上方，所述第一电机7固定在底座1的上方，所述控制器4固定在支板2的远离第一电机7的一侧，所述控制器4内设有PLC，所述第一光源5和第一CCD6均固定在支板2的另一侧，所述调节机构设置在顶板3的下方，两个扫描机构分别位于第一电机7和调节机构之间，所述第一电机7、第一CCD6和第一光源5均与PLC电连接；

该三维扫描仪在使用时，将待扫描的物品放置于下方的扫描机构的上方，而后通过控制器4操作设备运行，由PLC驱动第一电机7启动，带动物品旋转，同时PLC控制第一光源5将一系列编码光栅投影到物体表面，物体表面发生发射，利用第一CCD6接收光线，并将光线信号反馈给PLC，使得PLC获取相应的被调制的图像后，利用固定机构对物体的周围进行紧固，而后带动固定机构上升移动的高度，同时PLC控制调节机构带动上方的扫描机构移动，使得物体位于两个扫描机构之间，通过上下两侧的扫描机构对物体的上方和下方进行扫描，保证了图像采集的准确性，便于控制器4显示正确的虚拟模型，从而提高了设备的实用性。

如图1、图5和图6所示，所述固定机构包括固定环8、若干固定组件和若干升降组件，所述升降组件周向均匀分布在固定环8的上方，所述升降组件与固定环8传动连接，所述固定组件周向均匀分布在固定环8的内侧，所述固定组件包括调向单元、连接杆9、气泵10、气缸11和活塞12，所述连接杆9的一端与固定环8的内壁固定连接，所述连接杆9的另一端与气缸11铰接，所述气泵10与气缸11连通，所述气泵10与PLC电连接，所述活塞12设置在气缸11 内；

固定机构中，通过升降组件可带动固定环8进行升降，在扫描初期，升降组件带动固定环8向上移动，便于第一光源5发射光线在物体上，同时第一CCD6 成像，而当物品的侧面扫描完毕后，通过升降组件带动固定环8向下移动，使得物品位于固定环8的内侧后，PLC控制固定环8内侧的固定组件运行，由调向组件调节气缸11的角度，使得气缸11对准物品后，PLC控制气泵10运行，增加气缸11中的气压，使得活塞12向下移动，通过多个活塞12共同作用，抵靠在物品上，便于将物品固定在固定环8的内侧，而后PLC控制升降组件带动固定环8向上移动，使固定环8位于两个扫描机构之间，便于扫描机构对物体的上方和下方进行扫描。

如图2和图4所示，所述扫描机构包括扫描盘13和四个密封板14，四个密封板14周向均匀分布在扫描盘13上，所述扫描盘13上设有第一凹口15和四个第二凹口16，所述第二凹口16与密封板14一一对应，四个第二凹口16分别位于第一凹口15的四侧，所述第二凹口16内设有伸缩组件，所述伸缩组件与密封板14连接，所述第一凹口15内设有平移板17、第二光源18、第二CCD19 和两个平移组件，所述平移板17的两端分别通过两个平移组件与第一凹口15 的底部连接，所述第二光源18和第二CCD19均固定在平移板17的远离平移组件的一侧。

扫描机构中，利用四个密封板14对第一凹口15进行密封，在对侧面扫描检测时，物品放置于下方的扫描盘13上的四个密封板14上，当固定环8固定物品，并带动固定板向上移动后，两个扫描机构中，由第二凹口16内的伸缩组件带动密封板14移动，使得四个密封板14相互远离，便于第一凹口15露出后，由PLC控制平移组件运行，带动平移板17在第一凹口15内进行平移的同时， PLC控制第二光源18向物体的上方和下方发射光线，并由第二CCD19检测光线进行成像后，由第二CCD19将图像数据反馈给PLC，便于PLC建立准确的虚拟模型。

如图1所示，所述调节机构包括第二电机20、第二驱动轴21和套管22，所述第二电机20固定在顶板3的下方，所述第二电机20与PLC电连接，所述第二电机20与第二驱动轴21的顶端传动连接，所述套管22套设在第二驱动轴 21的底端，所述套管22与扫描盘13固定连接，所述套管22的与第二驱动轴 21的连接处设有与第二驱动轴21匹配的第一螺纹。

当需要调节上方的扫描机构的高度时，PLC控制第二电机20启动，带动第二驱动轴21旋转，第二驱动轴21通过第一螺纹作用在套管22上，使得套管22 沿着第二驱动轴21的轴线方向移动，进而带动上方的扫描机构在竖直方向上进行移动。

作为优选，为了实现套管22的平稳移动，所述套管22的两端设有限位环 23和限位杆24，所述限位杆24固定在顶板3的下方，所述限位环23固定在套管22上，所述限位环23套设在限位杆24上。通过将限位杆24固定在顶板3 的下方，固定了限位环23的移动方向，防止第二驱动轴21旋转时，带动套管 22转动。

如图3所示，所述平移组件包括皮带25和两个平移单元，两个平移单元通过皮带25相互连接，所述皮带25与平移板17固定连接，所述平移单元包括第三电机26、轴承27、第三驱动轴28和滚轮29，所述第三电机26和轴承27均固定在第一凹口15内的底部，所述第三电机26与PLC电连接，所述第三驱动轴28位于第三电机26和轴承27之间，所述第三电机26与第三驱动轴28传动连接，所述滚轮29套设在第三驱动轴28上。

PLC控制第三电机26启动，带动第三驱动轴28旋转，使得滚轮29滚动，进而带动皮带25转动，通过皮带25使得平移板17发生移动。

如图6所示，所述调向单元包括第四电机30、第一连杆31和第二连杆32，所述第四电机30固定在固定环8的内壁上，所述第四电机30与PLC电连接，所述第四电机30与第一连杆31传动连接，所述第一连杆31通过第二连杆32 与气缸11铰接。

PLC控制第四电机30启动，带动第一连杆31转动，第一连杆31通过第二连杆32作用在气缸11上，使得气缸11发生摆动，便于调节紧固位置。

作为优选，为了保证紧固效果，所述活塞12的远离气缸11的一端设有压力传感器33，所述压力传感器33与PLC电连接。当活塞12远离气缸11后，活塞12逐渐抵靠在物体的表面，使得压力传感器33检测到压力数据，并将压力数据反馈给PLC，PLC根据压力数据确定物体与活塞12之间的紧固力，从而保证将物体紧固在固定环8之间。

作为优选，为了控制密封板14的移动，所述伸缩组件包括动力单元、伸缩架34、连接板35和两个第三连杆36，所述动力单元与伸缩架34的一端连接，所述伸缩架34的另一端的两侧分别通过两个第三连杆36与连接板35铰接，所述连接板35固定在密封板14的下方。PLC控制动力单元运行，带动伸缩架34 伸缩，伸缩架34通过两个第三连杆36带动连接板35移动，由于连接板35固定在密封板14的下方，从而带动密封板14移动。

如图4所示，所述动力单元包括第五电机37和两个移动单元，所述第五电机37与PLC电连接，两个移动单元分别位于第五电机37的两侧，所述移动单元包括第五驱动轴38、缓冲块39和移动块40，所述缓冲块39和第五电机37 均固定在第二凹口16内，所述第五驱动轴38位于第五电机37和缓冲块39之间，所述第五电机37与第五驱动轴38传动连接，所述移动块40套设在第五驱动轴38上，所述移动块40的与第五驱动轴38的连接处设有与第五驱动轴38 匹配的第二螺纹，两个移动块40分别与伸缩架34的远离连接板35的一端的两侧铰接。

PLC控制第五电机37启动，带动第五驱动轴38旋转，第五驱动轴38通过第二螺纹作用在移动块40上，使得移动块40沿着第五驱动轴38的轴线进行移动，当两个移动块40相互靠近时，伸缩架34的长度增加，使得密封板14堵住第一凹口15，当两个移动块40相互远离时，伸缩架34的长度增加，使得第一凹口15打开。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第五电机37的驱动力，所述第五电机37为直流伺服电机。

如图1所示，所述升降组件包括第六电机41、支撑管42、第六驱动轴43、线盘44和吊线45，所述第六电机41和支撑管42均固定在顶板3的上方，所述第六电机41与PLC电连接，所述第六驱动轴43位于第六电机41和支撑管42 之间，所述第六电机41与第六驱动轴43传动连接，所述线盘44套设在第六驱动轴43上，所述吊线45的一端设置在线盘44上，所述吊线45的另一端穿过顶板3与固定环8连接。

PLC控制第六电机41启动，带动第六驱动轴43在支撑管42的支撑作用下进行寻找，使得线盘44发生转动，从而收紧或者放松拉线，进而方便根据需要控制固定环8的高度。

该三维扫描仪运行时，首先通过第一光源5和第一CCD6对物品的侧面进行扫描后，升降组件带动固定环8下降，使得物品位于固定环8的内侧后，通过固定组件将物品固定在固定环8的内侧，而后带动物品上升，使得物品位于两个扫描机构之间，两个扫描机构中，利用伸缩组件使得各个密封板14相互远离，便于第一凹口15打开，由平移组件带动平移板17移动的过程中，利用第二光源18和第二CCD19对物品的顶端和底端进行扫描检测，便于设备建立准确的虚拟模型，从而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该采集全面的三维扫描仪通过固定机构将物品固定在固定环8内，并带动物品上升至两个扫描机构的中心位置，便于扫描机构对物品的顶端和底端进行扫描，与现有的固定机构相比，该固定机构结构灵活，且可根据物体的形状调节紧固位置，不仅如此，通过扫描机构对物体的上下两侧进行扫描检测，保证数据搜集的全面性，便于建立准确的虚拟模型，从而提高了设备的实用性，与现有的扫描机构相比，该扫描机构中密封板14可根据需要进行灵活的移动，在闲置时堵住第一凹口15，实现对第一凹口15内的配件的保护。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。