一种人体3d扫描转速自适应控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及3D扫描领域，特别指一种人体3D扫描转速自适应控制系统。
【背景技术】
[0002] 人体三D扫描系统也称三维人体测量系统，人体数字化系统，广泛应用于服装，动 画，人机工程以及医学等领域，是发展人体(人脸）模式识别，特种服装设计(如航空航天服， 潜水服)，人体特殊装备(人体假肢，个性化武器装备)，以及开展人机工程研究的理想工具； 人体3D扫描技术通过将3D扫描专用于人体扫描，以便建立完整、精细的人体三维模型，3D 扫描技术需要将人体360°全方位扫描，人体3D扫描仪采用摄像头竖直运动，机旋转转盘 匀速转动相结合的结构形式，人体站在旋转转盘上匀速旋转，以便对人体的某一高度处进 行全方位，在竖直方向移动的摄像头，对人体的不同高度进行扫描；在实际扫描过程中，旋 转转盘匀速旋转时，多个扫描者逐次进行扫描，扫描者替换站至旋转转盘上，由于各扫描者 的体重不同，对旋转转盘的压力也逐次变化，压力变化直接影响旋转转盘的转速，而扫描仪 摄像头的移动速度与旋转转盘的转速预先已经设定，旋转转盘转速发生变化，必然导致扫 描得到的模型不完整，转速变化过大时，甚至出现扭曲变形，影响扫描质量，同时，人体站至 旋转转盘上时，因转速变化会导致站立不稳；因此有必要设计一种转速控制系统，对转速进 行实时控制调整，以保证扫描效果。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种利用霍尔测 速传感器对转盘电机的转速进行自动实时地感应监测，并通过MCU芯片快速调整转速至预 设值，最大程度地缩小了转速变化值到预设值之间的相应时间，避免了转盘因转速变化而 影响扫描质量的人体3D扫描转速自适应控制系统。
[0004] 本实用新型采取的技术方案如下：一种人体3D扫描转速自适应控制系统，包括 MCU芯片、转盘电机驱动模块、霍尔测速传感器、电源模块及转盘电机，其中，上述MCU芯片 与转盘电机驱动模块连接，以便发送控制命令至转盘驱动模块；上述霍尔测速传感器及转 盘电机分别与转盘电机驱动模块连接，霍尔测速传感器与MCU芯片连接，形成闭环控制系 统；转盘电机驱动模块控制和监测转盘电机工作，霍尔测速传感器监测转盘电机的转速，形 成正反馈及负反馈信号，并将正反馈及负反馈信号传递至MCU芯片，MCU芯片根据反馈信号 算出偏差值，形成功率改变命令，并将该命令发送至转盘电机驱动模块，以控制转盘电机以 预设转速匀速旋转。
[0005] 优选地，所述的电源模块包括相互串联的第一电源转换芯片LM2576及第二电源 转换芯片ASM1117,第一电源转换芯片LM2576的接入电压为12V，输出电压为5V，第二电源 转换芯片ASM1117的接入电压为5V，输出电压为3V ;上述MCU芯片型号为STM32F103RBT6， MCU芯片与电源模块的VCC-3V3端连接；转盘电机驱动模块的芯片型号为BTS7960,转盘电 机驱动模块与电源模块的VCC-12V端连接；霍尔测速传感器与电源模块的VCC-3V3端及 VCC-5V端连接。
[0006] 优选地，所述的转盘电机设置在旋转转盘内，旋转转盘包括壳体、支撑架、转盘电 机、转盘及支撑盘，其中上述壳体为圆柱型盒状结构，其内设有安装空间，该安装空间的顶 部为开放面；上述支撑架设置在壳体的安装空间内，转盘电机嵌设在支撑架内并通过传动 机构与转盘连接；转盘设置在支撑架上，并绕支撑架自由旋转；上述支撑盘盖设在转盘上， 并随转盘旋转，以带动站在支撑盘上的人体旋转。
[0007] 优选地，所述的支撑架为圆柱型框体结构，包括上下两个间隔设置的支撑圆环，两 支撑圆环之间设有至少两根支撑杆，以便支撑，其中，下支撑圆环的周缘均匀间隔设有至少 二个外沿部，外沿部上开有螺孔，以便通过螺钉将支撑架固定在壳体内；所述的转盘电机设 置在支撑架内，转盘电机的输出轴向上伸出，输出轴上设有第一齿轮，转盘电机驱动第一齿 轮旋转；所述的第一齿轮与第二齿轮啮合，以带动第二齿轮旋转；第二齿轮的底部固定有 套筒；所述的套筒套设在限位轴上，并绕限位轴自由旋转，限位轴固定设置在壳体的底部。
[0008] 优选地，所述的转盘压设在上述第二齿轮上，转盘的周缘均匀间隔的开设至少二 个螺孔，通过螺钉固定在支撑架的内转环上；内转环设置在支撑架上支撑圆环的内侧，并自 由旋转，第二齿轮旋转带动转盘旋转。
[0009] 优选地，所述的支撑盘设置在转盘的上部，并将壳体的顶部开放面盖紧，人体站在 支撑盘，使支撑盘压紧转盘，在静摩擦作用下转盘带动支撑盘旋转。
[0010] 本实用新型的有益效果在于：
[0011] 本实用新型针对现有技术存在的缺陷和不足进行改进创新，将霍尔测速传感器引 入3D扫描领域，设计了一种包括MCU芯片、转盘电机驱动模块、霍尔测速传感器、电源模块 机转盘电机的人体3D扫描转速自适应控制系统，该系统中，MCU芯片、转盘电机驱动模块及 霍尔测速传感器三者形成一个闭环的控制系统，系统被控对象(转盘电机驱动模块）的输出 转速（被控制量）会反送回来影响控制器(转盘电机驱动模块)的输出，形成一个闭环结构， 闭环控制系统有正反馈和负反馈(转速大于预设转速值为正反馈，转速小于预设转速值为 负反馈)，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈，若极性相同，则称为正反馈， 本实用新型中，预先设定目标转速，通过霍尔传感器感测当前的速度数值，通过MCU芯片内 设算法模块，实现维持原速度不变，从而使旋转转盘能够保证在预设的目标转速下匀速旋 转，保证了扫描质量，同时，能使得人在踏上转盘和在转盘上转动的时候不至于因为速度变 化产生倾倒现象。
[0012] 本实用新型的MCU芯片内设的算法模块针对现有的PID算法进行相应的改进更 新，实现了根据霍尔测速传感器检测到的转速变化量，得出对应的转盘电机功率调整量，通 过实时改变转盘电机的功率保证其旋转转盘的转速维持在预设的目标转速下持续工作，同 时，最大程度的减少了该功率及转速转换过程中所需的相应时间，将相应时间控制在1秒 以内，人体站至运转的旋转转盘上时，其产生的转速变化不会对正常的扫描产生影响，且不 会导致人体因速度变化而倾倒。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的方框原理图。
[0014] 图2为本实用新型的流程示意图。
[0015] 图3为本实用新型的电原理图。
[0016] 图4为图3中MCU芯片的电原理图。
[0017] 图5为图3中电源模块的电原理图。
[0018] 图6为图3中转盘电机驱动模块的电原理图。
[0019] 图7为图3中霍尔测速传感器的电原理图。
[0020] 图8为本实用新型旋转转盘的装配结构示意图。
[0021] 图9为本实用新型旋转转盘的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：
[0023] 如图1至图9所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种人体3D扫描转速自适 应控制系统，包括MCU芯片01、转盘电机驱动模块02、霍尔测速传感器03、电源模块04及转 盘电机05,其中，上述MCU芯片01与转盘电机驱动模块02连接，以便发送控制命令至转盘 驱动模块02 ;上述霍尔测速传感器03及转盘电机05分别与转盘电机驱动模块02连接，霍 尔测速传感器03与MCU芯片01连接，形成闭环控制系统；转盘电机驱动模块02控制和监 测转盘电机05工作，霍尔测速传感器03监测转盘电机05的转速，形成正反馈及负反馈信 号，并将正反馈及负反馈信号传递至MCU芯片01，MCU芯片01根据反馈信号算出偏差值，形 成功率改变命令，并将该命令发送至转盘电机驱动模块02,以控制转盘电机05以预设转速 匀速旋转。
[0024] 电源模块04包括相互串联的第一电源转换芯片LM2576及第二电源转换芯片 ASM1117,第一电源转换芯片LM2576的接入电压为12V，输出电压为5V，第二电源转换芯片 ASM1117的接入电压为5V，输出电压为3V ;上述MCU芯片01型号为STM32F103RBT6，MCU芯 片01与电源模块04的VCC-3V3端连接；转盘电机驱动模块02的芯片型号为BTS7960,转 盘电机驱动模块02与电源模块04的VCC-12V端连接；霍尔测速传感器03与电源模块04 的VCC-3V3端及VCC-5V端连接。
[0025] 转盘电机05设置在旋转转盘内，旋转转盘包括壳体1、支撑架2、转盘电机05、转盘 7及支撑盘8,其中上述壳体1为圆柱型盒状结构，其内设有安装空间，该安装空间的顶部为 开放面；上述支撑架2设置在壳体1的安装空间内，转盘电机05嵌设在支撑架2内并通过 传动机构与转盘7连接；转盘7设置在支撑架2上，并绕支撑架2自由旋转；上述支撑盘8 盖设在转盘7上，