一种三维扫描用运动转盘的制作方法

本实用新型涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种三维扫描用运动转盘。

背景技术：

随着扫描技术的发展，目前，市面上已有对物件进行立体扫描的三维扫描仪。常见的三维扫描仪为桌面级三维扫描仪，固定式三维扫描仪，以及手持式三维扫描仪。

其中，桌面级三维扫描仪搭配的转台一般只是单轴转动，即在同一个水平面上转动，这就导致待测物体所扫出来的数据存在死角，数据缺失，现在常用的解决办法为通过调整待测物体的摆放角度，来进行数据采集的补充。但是这种方法存在两个弊端：1.扫描效率低，需要花费更多的时间来扫描；2.扫描所拼接的数据可能存在拼接出错的概率，导致误差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种三维扫描用运动转盘，其可在X轴和Y轴上转动，减少扫描死角。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种三维扫描用运动转盘，所述运动转盘包括：

转盘，用于承载物体；

安装座，设置在所述转盘下方，与所述转盘转动连接；

转动机构，设置与所述安装座中，与所述转盘相连接，带动所述转盘转动；

摆动机构，与所述安装座相连接，带动所述转盘摆动；

支撑座，与所述安装座转动连接，其中，所述摆动机构包括摆动电机，所述摆动电机的一端与所述支撑座相连接，另一端与所述安装座相连接，通过转动摆动电机带动所述安装座以及所述转盘摆动设定角度。

进一步地，所述摆动电机包括本体和输出轴，所述输出轴与所述支撑座相连接，所述本体位于所述安装座中，与所述安装座相连接，所述支撑座与所述输出轴对应位置设有限位槽，所述输出轴所述限位槽中，所述限位槽中设有限制所述输出轴转动的限位面。

进一步地，所述摆动电机包括本体和所述输出轴，所述输出轴与所述安装座相固接，所述本体位于所述支撑座中，所述输出轴转动以带动所述安装座以及所述转盘摆动设定角度。

进一步地，所述安装座包括安装圆盘和向下延伸的安装槽，所述安装槽与所述支撑座的两个支撑端对应设置，所述支撑座和所述安装座之间设有转动轴，所述转动轴与所述输出轴同心设置。

进一步地，所述本体位于所述安装槽中，所述安装槽与所述本体相适配，以在所述本体转动时带动所述安装座摆动。

进一步地，所述转动机构包括转动电机和转动齿轮，所述转盘背面设有与所述转动齿轮相啮合的传动齿轮，所述传动齿轮与所述转盘同心设置。

进一步地，所述转盘与所述传动齿轮之间设有插接机构，所述插接机构包括插块和插槽，所述插块位于所述插槽中以带动所述转盘随所述传动齿轮转动。

进一步地，所述传动齿轮周围周向设有若干辅助机构，若干所述辅助机构关于所述转盘的中心对称设置，所述辅助机构包括辅助轮和辅助座，所述辅助轮与所述辅助座转动连接，所述辅助轮一侧嵌入所述辅助座中，另一侧与所述转盘的底部接触，随所述转盘的转动而转动。

进一步地，所述转盘的上表面设有防滑机构。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

通过多轴转动，使三维扫描模块可扫描到待测物体的所有角度，从而减少扫描死角；同时，采用摆动电机，使转盘在Y轴上转动时更稳定，避免转盘震动而使待测物体移位。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的三维扫描系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的支撑座的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的支撑座的另一角度结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的转盘及安装座的爆炸结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的转盘及安装座的另一角度的爆炸结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的转盘及安装座的剖面结构示意图；

图中：

10、转盘；11、转动机构；111、转动电机；112、转动齿轮；113、传动齿轮；114、通孔；115、环形凸台；12、摆动机构；121、摆动电机；122、本体；123、输出轴；124、摆角限位机构；1241、触发件；1242、触发开关；1243、电路板；1244、双头塑料铆钉；13、插接机构；131、插块；132、插槽；

20、安装座；21、安装圆盘；22、安装槽；23、固定柱；231、环形台阶；232、耐磨圈；233、凹槽；24、辅助机构；241、辅助支撑面；242、辅助支撑柱；243、辅助轮；244、辅助转轴；245、定位槽；246、加强筋；

30、支撑座；31、限位槽；311、限位面；32、转动轴；33、支撑端；

40、高度组件；

50、水平组件；

60、角度调节机构；

70、三维扫描模块，71、相机；72、投影仪72。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

参看附图之图1至图6，根据本实用新型的实施例的三维扫描用运动转盘将在接下来的描述中被阐明，解决了现有单轴转盘在扫描过程中存在死角的问题。

本实施例的三维扫描系统，在进行标定后，对转盘上的待测物体进行扫描。在转盘上放置待测物体，三维扫描模块开始扫描。三维扫描模块中的光束发射单元对待测物体发射光束，在待测物体上形成光斑，光束发射单元可以向转盘发射一束光束，此时，发射的光束可以在转盘上形成一个光斑，该光束发射模块也可以同时向转盘发射多束光束，此时，发射的光束可以在转盘上形成多个光斑，图像采集模块包括左右两个相机71，此时，左右两个相机71同时拍摄图像，根据左右两个相机71计算待测物体的空间位，根据图像差生成三维点云，该角度的待测物体拍摄完毕后，控制转盘在X轴平面上转动，转至固定角度后停止，重复上述流程，直至转盘转动360°，此时，基于待测物体生成多幅三维点云，根据现有的ICP点云拼接拟合算法将多幅三维点云进行融合拼接，形成X轴三维点云，而后，控制转盘在Y轴上转动，转动至固定角度后，三维扫描模块中的光束发射单元对待测物体发射光束，在待测物体上形成光斑，光束发射单元可以向转盘发射一束光束，此时，发射的光束可以在转盘上形成一个光斑，该光束发射模块也可以同时向转盘发射多束光束，此时，发射的光束可以在转盘上形成多个光斑，图像采集模块包括左右两个相机71，此时，左右两个相机71同时拍摄图像，根据左右两个相机71计算待测物体的空间位，根据图像差生成Y轴三维点云，再根据拼接拟合算法将X轴三维点云与Y轴三维点云进行融合，形成完成的待测物体的三维点云，最后将得到的三维点云网格化，并进行破面修补和细节优化，导出所需格式的数据，完成扫描。

三维扫描模块70与转盘10之间连接有高度组件40、水平组件50和角度调节机构60。

如附图1至图6所示，本实用新型提供一种三维扫描用运动转盘，所述运动转盘包括：

转盘10，用于承载物体；

安装座20，设置在所述转盘10下方，与所述转盘10转动连接；

转动机构11，设置与所述安装座20中，与所述转盘10相连接，带动所述转盘10转动；

摆动机构12，与所述安装座20相连接，带动所述转盘10摆动；

支撑座30，与所述安装座20转动连接，其中，所述摆动机构12包括摆动电机121，所述摆动电机121的一端与所述支撑座30相连接，另一端与所述安装座20相连接，通过转动摆动电机121带动所述安装座20以及所述转盘10摆动设定角度。摆动电机121的转动更缓和，避免了转盘10在Y轴上摆动时转盘10上的物体移位，从而影响扫描准确性。

摆动电机121包括本体122和输出轴123，其安装方式有多种，其中一种为，所述输出轴123与所述安装座20相固接，所述本体122位于所述支撑座30中，所述输出轴123转动以带动所述安装座20以及所述转盘10摆动设定角度，本体122保持不动，通过输出轴123带动所述安装座20和转盘10转动。还有一种为，所述输出轴123与所述支撑座30相连接，所述本体122位于所述安装座20中，与所述安装座20相连接，所述支撑座30与所述输出轴123对应位置设有限位槽31，所述输出轴123位于所述限位槽31中，所述限位槽31中设有限制所述输出轴123转动的限位面311，本体122输出动力，但由于输出轴123被限制了转动，因此只能本体122自身转动，从而带动安装座20和转盘10转动，该种安装方式使转动电机111和摆动电机121可放置在一起，从而缩小了安装座20和支撑座30的体积，使整个三维扫描模块的体积更小，结构更紧凑；同时，由于转动的本体122位于安装座20内，转动面更大，更容易带动安装座20摆动，摆动也更平稳。

为了进一步缩小安装座20的体积，所述安装座20包括安装圆盘21和向下延伸的安装槽22，所述安装槽22与所述支撑座30的两个支撑端33对应设置，所述支撑座30和所述安装座20之间设有转动轴32，转动轴32和输出轴123分别位于两个支撑端33上，所述转动轴32与所述输出轴123同心设置，使转盘10和安装座20在Y轴摆动时不会晃动、偏心。同时，所述安装座20上设有供所述转动轴32穿过的通孔114，为了防止转动轴32磨损，所述通孔114与所述转动轴32之间设有防磨垫圈，摆动电机121和转动电机111和设置在向下延伸的安装槽22中，且摆动电机121的本体122与安装槽22相适配，本体122的侧面与安装槽22的内壁贴合，或在安装槽22的内部设置与本体122相适配的固定位，将本体122嵌入固定位中，使本体122在转动时带动安装座20一起转动，实现转盘10在Y轴上的转动。

另外，如附图4所示，所述转动机构11包括转动电机111和转动齿轮112，所述转盘10背面设有与所述转动齿轮112相啮合的传动齿轮113，所述传动齿轮113与所述转盘10同心设置。转动电机111转动，设置在转动电机111转轴上的转动齿轮112转动，从而带动与其啮合的传动齿轮113，传动齿轮113位于安装座20内，可相对于安装座20在X轴平面上转动，传动齿轮113与转盘10相连接，且同心设置，将转动同步传至转盘10，实现转盘10在X轴平面上的转动。为了方便传动齿轮113与转盘10的连接，所述转盘10与所述传动齿轮113之间设有插接机构13，所述插接机构13包括插块131和插槽132，所述插块131位于所述插槽132中以带动所述转盘10随所述传动齿轮113转动，插块131与插槽132相适配。更具体地说，插块131可设置在转盘10背面，对应的，插槽132设置在传动齿轮113上；或者，插块131可设置在传动齿轮113上，对应的，插槽132设置在转盘10背面。如附图5所示，转盘10背面设有四个插块131，传动齿轮113的上表面对应设有四个插槽132，为了减轻转盘10重量，插块131为中空结构，同时，为了方便加工，插块131和插槽132均为周向均匀设置。值得注意的是，附图5所示的为转盘10背面设有四个插块131的示意图，插块131的数量不受附图所限，插块131的数量还可以为1、2、3、5、6等个，插块131的分布也可为非周向均匀，与插槽132对应即可；附图5所示为传动齿轮113上设有四个插槽132的示意图，插槽132的数量不受附图所限，插槽132的数量还可以为1、2、3、5、6等个，插槽132的分布也可为非周向均匀，与插块131对应即可。

传动齿轮113与安装座20之间转动连接，如附图6所示，为使传动齿轮113的转动更平稳，所述传动齿轮113中间设有通孔114，所述通孔114顶部设有环形凸台115，所述通孔114中设有与所述安装座20固定连接的固定柱23，所述固定柱23侧面设有环形台阶231，所述环形凸台115与所述环形台阶231之间设有耐磨圈232，所述传动齿轮113套设在所述耐磨圈232上，绕所述固定柱23转动。固定柱23位于向下延伸的安装槽22中，设置在转动电机111和摆动电机121之间，为了进一步固定摆动电机121的本体122，固定柱23与本体122相对的侧面上设有凹槽233，本体122的尾部位于所述凹槽233中，电机本体122的上表面与所述凹槽233的上表面接触。

桌面级三维扫描模块搭配的转台一般只是单轴转动，即在同一个水平面上转动，而转盘10转动一般依靠转轴带动，转轴设置在转盘10中心，有时放置的物体体积加大，重量分布不均，从而导致转盘10倾斜，影响扫描质量，因此，如附图4所示，围绕转盘10中心设置的若干辅助机构24，所述辅助机构24设置在所述转盘10底部，包括与所述转盘10的底部接触的辅助支撑面241以及连接辅助支撑面241和转盘10安装座20的辅助支撑柱242。转盘10在X轴平面转动时，设置在转盘10中心外侧的辅助机构24对转盘10起到支撑中，辅助支撑面241与转盘10的底部接触，防止转盘10上的物体重心偏离转盘10中心导致的转盘10倾斜。

辅助支撑面241有多种形式，可以为平面，也可以为弧面。由于平面与转盘10底面之间的滑动摩擦，摩擦系数较大，因此，作为本实用新型的优选实施方式，所述辅助支撑面241为辅助轮243的侧面，所述辅助轮243的一侧嵌入所述辅助支撑柱242中，另一侧与所述转盘10的底部接触，所述辅助轮243与所述辅助支撑柱242转动连接，将滑动摩擦转为滚动摩擦，在不影响转盘10X轴平面转动的情况下对转盘10起到辅助支撑的作用。为了方便辅助轮243安装，同时使辅助轮243滚动更稳定，所述辅助轮243上设有辅助转轴244，所述辅助支撑柱242上设有定位槽245，所述辅助转轴244穿过所述辅助轮243的中心位于所述定位槽245中。

而为了防止转盘10上物体过重导致辅助轮243受到的压力过大，从而使辅助支撑柱242和辅助轮243之间出现损伤，辅助轮243偏移歪斜，所述辅助支撑柱242与所述安装座20的内壁之间连接有加强筋246，使辅助轮243轴的安装更牢固稳定。

如附图4所示，为防止摆动机构12的摆角过大，置于转盘10上的物体移动，甚至掉落，摆动机构12包括摆角限位机构124，所述摆角限位机构124包括触发件1241以及触发开关1242，所述触发开关1242与所述摆动电机121相连接，所述安装座20和所述支撑座30中的一者上设有所述触发件1241，另一者上设有所述触发开关1242，所述安装座20摆动至设定角度时，所述触发件1241触发所述触发开关1242，所述触发开关1242控制所述摆动电机121停止摆动。

为了使安装座20的体积更小，内部结构更紧凑，安装座20在Y轴上摆动时，转动轴32相对于支撑座30静止，所述触发件1241设置在所述转动轴32上，所述转动轴32与所述支撑端33固定连接，所述触发开关1242设置在所述安装座20内，随所述安装座20摆动，使静止的触发件1241进入触发开关1242内，开关接通，摆动电机121停止工作，安装座20停止摆动。更具体地说，如附图4所示，所述触发开关1242设置在电路板1243上，所述电路板1243位于所述转动轴32上方，所述触发开关1242的数量为两个，分别位于所述转动轴32的两侧，使安装座20左右摆动时均可使触发开关1242被触发，所述触发件1241包括与所述触发开关1242数量对应的触发板，所述触发板位于所述触发开关1242下方并在所述触发开关1242随所述安装座20摆动时进入所述触发开关1242。触发开关1242的结构与闸刀开关近似，触发板结构与闸刀板近似。所述电路板1243与所述安装圆盘21的底部相固接，所述转动轴32、所述触发件1241以及所述触发开关1242位于所述安装槽22中，使安装座20的结构进一步缩小和紧凑。由于安装槽22和安装圆盘21之间存在落差，为了连接触发开关1242和电路板1243，所述触发开关1242通过双头塑料铆钉1244与所述电路板1243相连接。

同时，为了防止待测物体在转盘10上移位，转盘10的上表面设有防滑机构，防滑机构可以是设置在转盘10表面的橡胶防滑层或其他摩擦系数较大的材料层，在不影响扫描的情况下，起到防滑机构。

依据上述结构，下面对本实用新型的三维扫描方法进行更具体的描述：

在转盘10上放置待测物体，三维扫描模块开始工作，投影仪72对待测物体投射光栅，左右相机71同时对待测物体拍摄图像，根据左右相机71计算空间位，再根据图相差生成三维点云，而后，三维扫描模块将信号发送至转动电机111，转动电机111带动转盘10转动一定角度后停止，左右相机71重复上述拍摄过程，直至转盘10转动360°，从而生成多幅三维点云，将多幅三维点云进行拼接融合形成X轴三维点云，而后，三维扫描模块将信号发送至摆动电机121，摆动电机121向三维扫描模块所在一侧转动，转盘10朝向三维扫描模块摆动，将待测物体的顶端对三维扫描模块露出，转盘10在Y轴上转动至固定角度，转动轴32上的触发板进入触发开关1242，触发开关1242控制摆动电机121停止工作，转盘10静止，光束发射单元对待测物体投射光栅，左右相机71同时拍摄图像，根据左右相机71计算空间位，根据图像差生成Y轴三维点云，必要时，可以将转盘10左右摆动固定角度，生成两个Y轴三维点云；而后将X轴三维点云和Y轴三维点云进行融合，融合算法为现有技术，在此不再赘述，形成待测物体的完整三维点云，而后将完整三维点云网格化，并进行破面修补和细节优化，生成三维模块，而后导出STL等所需格式的数据，结束扫描。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。