自平衡3d激光扫描仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种3D激光扫描仪，特别是涉及一种自平衡3D激光扫描仪。
【背景技术】
[0002]3D激光扫描仪用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据。搜集到的数据常被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。近年来，3D激光扫描技术飞速发展，业界出现了多种多样的3D激光扫描仪以满足市场需求。
[0003]参照图6、图7，文献“授权公告号是CN201420067803的中国实用新型专利”公开了一种三维激光扫描仪，该扫描仪结构为:外壳结构1的内腔安装有主体结构2，外壳结构1的上端设有与主体结构2连接的相机支撑结构3，在相机支撑结构上安装相机，外壳结构1的下端设有与主体结构2连接的下部电机支撑结构4。下部电机支撑结构4包括支撑外壳39，支撑外壳39上表面设有环形凹槽40，环形凹槽40内侧壁通过螺栓连接下光栅轴41，下光栅轴41上面通过螺栓连接下光栅编码器42，下光栅轴41与下光栅编码器42的外面连接有第二防尘罩43。下光栅编码器42的外面与伺服电机的电机定子44套接，电机定子44外设有电机转子45，电机转子45固定于电机转子外壳46的内腔，电机转子外壳46的上端与主体5的下端通过螺纹连接，电机转子外壳46与支撑外壳39之间设有第三轴承47，该第三轴承47为交叉滚子轴承，第三轴承47的上、下面分别安装有轴承压紧外壳48和轴承压紧内壳49，轴承压紧外壳48通过螺栓固定于支撑外壳39上，轴承压紧内壳49通过螺栓固定于电机转子外壳46上。电机转子外壳46的内腔上端连接读数头垫块50，读数头垫块50上连接第二读数头51。支撑结构39的下端连接激光对中基座52。三维激光扫描仪通过下部电机支撑结构4中的激光对中基座52采用螺纹连接固定于三角支架上，调整激光对中基座52水平调节结构使得三维激光扫描仪基本水平。
[0004]文献公开的3D激光扫描仪调节平衡幅度小，无法实现复杂地形下的自平衡，结构复杂，灵活性差。
【发明内容】
[0005]为了克服现有3D激光扫描仪调节平衡幅度小的不足，本实用新型提供一种自平衡3D激光扫描仪。所述3D激光扫描仪包括固定架和稳定器云台。稳定器云台由第一机械臂、第一舵机、第二机械臂、底座、第二舵机、第三舵机和调节板组成。摄像头和激光器分别安装于固定架上，固定架用螺钉与第一舵机的舵盘相连。第一机械臂由相对的两片第一机械臂层板用螺栓连接而成，以固定第一舵机，第一机械臂连接层板与第三舵机的舵盘用螺钉连接，第一舵机能够使与之相连的固定架在水平方向匀速转动；第二机械臂由两片第二机械臂层板用螺栓连接夹紧第三舵机；调节板用螺钉与第二舵机舵盘臂连接，第二舵机下端与底座相接触，由底座层板间螺栓夹紧，底座用于固定3D激光扫描仪。由于三个舵机的协同作用，使得3D激光扫描仪能够360°匀速旋转，实现大幅面扫描。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种自平衡3D激光扫描仪，其特点是包括固定架1和稳定器云台。稳定器云台由第一机械臂2、第一舵机3、第二机械臂4、底座5、第二舵机6、第三舵机7和调节板8组成。摄像头9和激光器10分别安装于固定架1上，所述摄像头9与所述激光器10中心处于同一水平线，激光器10与固定架1的水平轴线倾斜夹角Θ安装，固定架1用螺钉与第一舵机3的舵盘相连。第一机械臂2由两片第一机械臂层板13、一片第一机械臂连接层板12包围第一舵机3构成，其中相邻层板间胶接，相对的两片第一机械臂层板13用螺栓连接，以固定第一舵机3，第一机械臂连接层板12与第三舵机7的舵盘用螺钉连接，第一舵机3能够使与之相连的固定架1在水平方向匀速转动，实现3D激光扫描仪在整个空间范围内的扫描；第二机械臂4由两片第二机械臂层板14包围第三舵机7，相对的第二机械臂层板14用螺栓连接夹紧第三舵机7 ;调节板8用螺钉与第二舵机舵盘臂15连接，调节板8的上端与两片第二机械臂层板14胶接；第二舵机6下端与底座5相接触，由底座层板间螺栓夹紧，底座5用于固定3D激光扫描仪。
[0007]本实用新型的有益效果是:本实用新型3D激光扫描仪包括固定架和稳定器云台。稳定器云台由第一机械臂、第一舵机、第二机械臂、底座、第二舵机、第三舵机和调节板组成。摄像头和激光器分别安装于固定架上，固定架用螺钉与第一舵机的舵盘相连。第一机械臂由相对的两片第一机械臂层板用螺栓连接而成，以固定第一舵机，第一机械臂连接层板与第三舵机的舵盘用螺钉连接，第一舵机能够使与之相连的固定架在水平方向匀速转动；第二机械臂由两片第二机械臂层板用螺栓连接夹紧第三舵机；调节板用螺钉与第二舵机舵盘臂连接，第二舵机下端与底座相接触，由底座层板间螺栓夹紧，底座用于固定3D激光扫描仪。由于三个舵机的协同作用，使得3D激光扫描仪能够360°匀速旋转，实现大幅面扫描。
[0008]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作详细说明。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型自平衡3D激光扫描仪的总体结构图。
[0010]图2是图1中稳定器云台的三维构造图。
[0011]图3是图1中固定架的A-A剖视图。
[0012]图4是图2中第一机械臂连接层板的零件图。
[0013]图5是图2中调节板的零件图。
[0014]图6是【背景技术】三维激光扫描仪的主视图。
[0015]图7是【背景技术】三维激光扫描仪下部电机支撑结构主视半剖图。
[0016]图中，1-固定架，2-第一机械臂，3-第一舵机，4-第二机械臂，5-底座，6_第二舵机，7-第三舵机，8-调节板，9-摄像头，10-激光器，12-第一机械臂连接层板，13-第一机械臂层板，14-第二机械臂层板，15-第二舵机舵盘臂。
【具体实施方式】
[0017]以下实施例参照图1?5。
[0018]本实用新型自平衡3D激光扫描仪包括固定架1和稳定器云台。稳定器云台由第一机械臂2、第一舵机3、第二机械臂4、底座5、第二舵机6、第三舵机7和调节板组成。摄像头9与激光器10安装于固定架1，其中摄像头9与激光器10中心处于同一水平线，相距S，激光器10倾斜安装，与水平轴线夹角为0，固定架1用螺钉与第一舵机3的舵盘相连。第一机械臂2由两片第一机械臂层板13、一片第一机械臂连接层板12包围第一舵机3构成，其中相邻层板间胶接，相对的两片层板第一机械臂层板13用螺栓连接，以固定第一舵机3，第一机械臂连接层板12与第三舵机7的舵盘用螺钉连接，第一舵机3可使与之相连的固定架1在水平方向匀速转动，从而实现扫描仪在整个空间范围内的扫描；第二机械臂由两片第二机械臂层板14包围第三舵机7构成，相对的第二机械臂层板14用螺栓连接夹紧第三舵机7 ;调节板8用螺钉与第二舵机舵盘臂15连接，上端与两片第二机械臂层板14胶接，其中胶接位置可根据稳定器云台装置质量分布进行调节，以调整装置重心位置，使之更加平稳；第二舵机6下端与底座5相接触，由底座层板间螺栓夹紧，底座5还用于将此扫描仪固定于移动机器人或其他物体上，此方案材质为木质，主要由3_层板搭建而成，由螺钉进行连接，简单易行，也易于通过控制舵机旋转的角度，实现固定架水平。
[0019]整个系统使用单片机作为主逻辑控制单元。采集信息的传感器采用2轴陀螺仪+3轴模拟加速度传感器模块，传感器输出X、Y、Z三个方向上的加速度和三个轴的角速度电压量，采用经典的卡尔曼滤波算法，得到云台的角度姿态信息。通过对合理设置PID中的比例项和积分项的系数，改变PWM信号的脉宽，进行舵机控制，实现自平衡控制。第一舵机3负责循环扫描，通过步进改变脉宽的方法，到达理想的控制效果，通过按键触发中断，分别启动第一舵机3开始扫描及扫描方向、扫描幅度的改变。
【主权项】
1.一种自平衡3D激光扫描仪，其特征在于:包括固定架(1)和稳定器云台；稳定器云台由第一机械臂(2)、第一舵机(3)、第二机械臂(4)、底座(5)、第二舵机￠)、第三舵机(7)和调节板(8)组成；摄像头(9)和激光器(10)分别安装于固定架(1)上，所述摄像头(9)与所述激光器(10)中心处于同一水平线，激光器(10)与固定架(1)的水平轴线倾斜夹角Θ安装，固定架(1)用螺钉与第一舵机(3)的舵盘相连；第一机械臂(2)由两片第一机械臂层板(13)、一片第一机械臂连接层板(12)包围第一舵机(3)构成，其中相邻层板间胶接，相对的两片第一机械臂层板(13)用螺栓连接，以固定第一舵机(3)，第一机械臂连接层板(12)与第三舵机(7)的舵盘用螺钉连接，第一舵机(3)能够使与之相连的固定架(1)在水平方向匀速转动，实现3D激光扫描仪在整个空间范围内的扫描；第二机械臂(4)由两片第二机械臂层板(14)包围第三舵机(7)，相对的第二机械臂层板(14)用螺栓连接夹紧第三舵机(7);调节板⑶用螺钉与第二舵机舵盘臂(15)连接，调节板⑶的上端与两片第二机械臂层板(14)胶接；第二舵机(6)下端与底座(5)相接触，由底座层板间螺栓夹紧，底座(5)用于固定3D激光扫描仪。
【专利摘要】本实用新型公开了一种自平衡3D激光扫描仪，用于解决现有3D激光扫描仪调节平衡幅度小的技术问题。技术方案是包括固定架和稳定器云台。稳定器云台由第一机械臂、第一舵机、第二机械臂、底座、第二舵机、第三舵机和调节板组成。摄像头和激光器安装于固定架上，固定架与第一舵机的舵盘相连。第一机械臂用于固定第一舵机，第一机械臂连接层板与第三舵机的舵盘用螺钉连接，第一舵机能够使与之相连的固定架在水平方向匀速转动；第二机械臂用螺栓连接夹紧第三舵机；调节板与第二舵机舵盘臂连接，第二舵机下端与底座由底座层板间夹紧，底座用于固定3D激光扫描仪。由于三个舵机的协同作用，使得3D激光扫描仪能够360°匀速旋转，实现大幅面扫描。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN205066710
【申请号】CN201520355566
【发明人】刘松涛, 王谋, 董鹏飞, 易政宇, 杨宏安
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年5月28日