一种三维扫描装置的制作方法

本发明涉及一种三维扫描装置。

背景技术：

目前国内外的三维扫描作业主要有如下三种操作方式：

1、手持扫描法，需要有额外的工作人员手持扫描设备完成扫描工作，工作强度大，人工成本高；

2、扫描棚法，扫描棚需要安装多台扫描仪组合实现三维扫描，设备成本较高；

3、平台旋转法，扫描仪受控上下移动，平台受控带动扫描对象旋转，实现三维扫描，被扫描对象需要随着平台旋转，对于质量较大的待扫描物体，相应的能耗较高，设备运行成本大；并且，若扫描对象为人体，由于人体需要和平台一起旋转，当扫描速度过快时，人体舒适度较差，而如扫描速度过慢，则扫描效率低。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种三维扫描装置，能够在被扫描对象不动的基础上完成三维扫描作业，加工成本低，易于操作。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三维扫描装置，包括固定底座、双边轴轮毂电机、旋转平台、扫描平台、升降机构、舵机和扫描仪；

所述双边轴轮毂电机的电机轴竖置，底端安装于所述固定底座的中心，顶端固装于所述扫描平台的底部中心，所述旋转平台位于扫描平台与固定底座之间，一端连接于双边轴轮毂电机的轮毂外缘，另一端沿所述电机轴的径向向外延伸，与所述升降机构的底端相连；

所述舵机通过安装架安装在升降机构上，输出轴与所述扫描仪相连，构成扫描仪组件，所述扫描仪组件中扫描仪的俯仰角由舵机驱动能够调节，扫描仪组件整体能够由升降机构的电机驱动向上或向下移动，并依靠安装在升降机构上的上行程开关与下行程开关作为上下移动时的限位；

以所述旋转平台、升降机构及安装于升降机构上的扫描仪组件构成旋转扫描构件，所述旋转扫描构件能够随轮毂以电机轴为回转轴旋转，由设于固定底座上的旋转行程开关形成对旋转运动的限位。

本发明的结构特点也在于：

所述升降机构为由步进电机提供动力的滚珠丝杠机构，所述舵机通过安装架安装在螺母上；所述升降机构的丝杠与螺母内置于防护罩内，所述上行程开关与下行程开关分别安装在所述防护罩的上、下端。

所述旋转平台的底部、位于升降机构与固定底座之间安装有万向轮，作为旋转平台旋转时的辅助支撑结构。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明机械结构简单、易于组装，成本低、占用空间小，操作简单，利用升降机构调节扫描仪的高度，利用舵机调节扫描仪的俯仰角，扫描仪随旋转平台、由双边轴轮毂电机驱动能够绕待扫描物体做周向扫描，相较于现有的扫描方式，本发明无需人工手持扫描仪作业，减轻了人工作业强度，降低了设备成本，并且待扫描物体在扫描过程中为静止状态，利用一台扫描仪即可完成扫描作业，其适用范围更广，扫描效果佳、效率高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中扫描仪组件的结构示意图；

图3是扫描平台、双边轴轮毂电机、旋转平台与固定底座的剖视结构示意图；

图4是双边轴轮毂电机中电机轴的结构示意图。

图中，1固定底座；2旋转行程开关；3双边轴轮毂电机；4电机轴；5轮毂；6上端轴肩；7下端轴肩；8扫描平台；9旋转平台；10万向轮；11升降机构；12防护罩；13丝杠；14螺母；15步进电机；16安装架；17舵机；18扫描仪；19上行程开关；20下行程开关；21控制箱；22导向槽；23肋板；24待扫描物体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图4，本实施例的三维扫描装置包括固定底座1、双边轴轮毂电机3、旋转平台9、扫描平台8、升降机构11、舵机17和扫描仪18；

双边轴轮毂电机3的电机轴4竖置，底端安装于固定底座1的中心，顶端固装于扫描平台8的底部中心，旋转平台9位于扫描平台8与固定底座1之间，一端连接于双边轴轮毂电机3的轮毂5外缘，另一端沿电机轴4的径向向外延伸，与升降机构11的底端相连；

舵机17通过安装架16安装在升降机构11上，输出轴与扫描仪18相连，构成扫描仪18组件，扫描仪18组件中扫描仪18的俯仰角由舵机17驱动能够调节，以使扫描仪18能够更大程度地获取待扫描物体24的三维信息，使获得的扫描数据信息更加准确，减小扫描死区；扫描仪18组件整体能够由升降机构11的电机驱动向上或向下移动，并依靠安装在升降机构11上的上行程开关19与下行程开关20作为上下移动时的限位；

以旋转平台9、升降机构11及安装于升降机构11上的扫描仪18组件构成旋转扫描构件，旋转扫描构件能够随轮毂5以电机轴4为回转轴旋转，电机轴4在旋转过程中保持静止，由设于固定底座1上的旋转行程开关2形成对旋转运动的限位。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

双边轴轮毂电机3的电机轴4以上端轴肩6与扫描平台8的下端面配合，顶端通过螺母14与扫描平台8组装；电机轴4的下端轴肩7与固定底座1的上端面配合，底端通过螺母14与固定底座1组装。

升降机构11为由步进电机15提供动力的滚珠丝杠13机构，竖直安装在旋转平台9的上端外缘，舵机17通过安装架16安装在螺母14上；升降机构11的丝杠13与螺母14内置于防护罩12内，防护罩12朝向待扫描物体24的一端开设竖直导向槽22，作为扫描仪18组件随螺母14上下移动的行程区，防护罩12与旋转平台9之间设有肋板23，起到加强支撑的作用，上行程开关19与下行程开关20分别安装在防护罩12的上、下端。

上行程开关19的安装位置高于待扫描物体24的顶端，下行程开关20的安装位置可设置为与扫描平台8的上端面相齐平，或低于扫描平台8上端面10-20cm。

旋转平台9的底部、位于升降机构11与固定底座1之间安装有万向轮10，作为旋转平台9旋转时的辅助支撑结构。

本实施例中，扫描平台8与固定底座1均为圆盘形结构。

扫描仪18、舵机17、双边轴轮毂电机3分别连接至控制器，并受控于控制器，控制器安装在控制箱21内，控制箱21的安装位置依据实际需求可选，以不影响扫描视野为原则。

本实施例三维扫描装置的工作原理如下：

1、扫描作业前：

将待扫描物体24放置到扫描平台8的中心，初始状态时，扫描仪18组件下降到下限位高度，通过舵机17调节扫描仪18保持水平姿态；

2、开始扫描：

由步进电机15驱动扫描仪18组件逐次向上升高，由双边轴轮毂电机3带动旋转扫描构件旋转，依据扫描需求可由舵机17调节扫描仪18的俯仰角；

扫描仪18组件向上第一次升高后，旋转平台9顺时针旋转至旋转行程开关2所在位置，由扫描仪18完成对待扫描物体24的第一次扫描，并将扫描信息传至控制器；

此后，扫描仪18组件向上做第二次升高后，旋转平台9逆时针旋转至旋转行程开关2所在位置，由扫描仪18完成对待扫描物体24的第二次扫描，并将扫描信息传至控制器；

依照上述规律，直至扫描仪18组件向上升高至上限位高度，完成扫描作业。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。