CN107726994A - 三维扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维扫描装置，包括基座、旋转臂、载物台、机械臂、扫描头和光箱；旋转臂旋转设置于基座上，载物台位于旋转臂的上方并于基座相连接；扫描头通过机械臂与旋转臂相连，光箱围绕载物台固定于旋转臂上，以在扫描头随旋转臂相对于载物台旋转运动时，光箱与扫描头在绕载物台周向上的旋转运动保持同步。该三维扫描装置中的光箱可以随扫描头相对于载物台同步运动，进而可以在对载物台上的待扫描物体进行多维度扫描而调整扫描姿态时，可以保持均匀照射待扫描物体，提高了扫描质量。

Description

三维扫描装置

技术领域

本发明涉及扫描技术领域，特别是涉及一种三维扫描装置。

背景技术

在彩色三维扫描过程中，环境光照射在扫描物体上的均匀性以及环境光源的色温、亮度、以及显色性等，对最终重建的三维模型的纹理融合效果有很大的影响。然而，目前现有市场上的三维扫描装置，在对待扫描物体进行多维度扫描时，尤其是在不同的扫描姿态下，照射在待扫描物体上的环境光均匀性差，而光源的色温、亮度以及显色性等难以得到有效的控制，扫描的色彩效果不理想。

发明内容

基于此，有必要针目前调整扫描姿态时环境光不均匀的问题，提供一种三维扫描装置。

一种三维扫描装置，包括基座、旋转臂、载物台、机械臂、扫描头和光箱；所述旋转臂旋转设置于所述基座上，所述载物台位于所述旋转臂的上方并于所述基座相连接；所述扫描头通过所述机械臂与所述旋转臂相连，所述光箱围绕所述载物台固定于所述旋转臂上，以在所述扫描头随所述旋转臂相对于所述载物台旋转运动时，所述光箱与所述扫描头在绕所述载物台做旋转运动时保持同步。

在其中一个实施方式中，所述光箱呈笼状，且所述光箱靠近所述机械臂的一侧设有开口，以使所述扫描头可经所述开口对所述载物台上的待扫描物体进行扫描。

在其中一个实施方式中，所述光箱包括架体、发光组件和灯罩，所述发光组件沿所述载物台的四周设置在所述架体上，所述灯罩固定于所述架体上并包覆在所述发光组件的外侧。

在其中一个实施方式中，所述发光组件为面型发光结构。

在其中一个实施方式中，所述面型发光结构包括灯条、导光板、反光膜，所述灯条沿所述导光板的边缘设置，所述反光膜贴覆于所述导光板面向所述灯罩的一侧，以将所述灯条射出的光反射至所述载物台上的待扫描物体上。

在其中一个实施方式中，所述架体包括支撑杆、第一安装杆和第二安装杆，所述第一安装杆和所述第二安装杆垂直固定于所述支撑杆上。

在其中一个实施方式中，所述发光组件的两端分别固定于所述第一安装杆和所述第二安装杆上。

在其中一个实施方式中，所述支撑杆具有第一端和第二端，所述第一端沿所述旋转臂的旋转轴方向向上延伸且顶部向内聚拢呈笼状，所述第二端与所述旋转臂相连。

在其中一个实施方式中，所述架体还包括第三安装杆，所述第三安装杆的一端与所述支撑杆的第二端相连，另一端与所述旋转臂相连。

在其中一个实施方式中，所述旋转臂包括旋转盘和支承座，支承座固定于所述旋转盘上并沿所述旋转盘的径向向外延伸，所述机械臂的一端与所述支承座相连，所述机械臂的另一端与所述扫描头相连。

在其中一个实施方式中，所述旋转盘的周向侧壁开设有安装孔，所述第三安装杆的另一端固定于所述安装孔内。

在其中一个实施方式中，所述扫描头面向扫描方向的一侧设有补光组件，以于所述光箱的开口处对所述载物台上的待扫描物体进行补光。

在其中一个实施方式中，所述补光组件包括PCB灯板、匀光罩和灯座，所述PCB灯板设置于所述匀光罩与所述灯座围合的空腔内。

上述三维扫描装置具有的有益效果为：该三维扫描装置中的光箱可以随扫描头相对于载物台同步运动，进而可以在对载物台上的待扫描物体进行多维度扫描而调整扫描姿态时，可以保持均匀照射待扫描物体，提高了扫描质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的在一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式的三维扫描装置的结构示意图；

图2为图1所示实施例的三维扫描装置的局部结构分解示意图；

图3为图2中圈A部分的结构放大图；

图4为一实施方式的发光组件结构示意图；

图5为一实施方式的第三安装杆的两端与支撑杆和旋转臂连接示意图；

图6(a)为图5中圈B部分的结构放大图；

图6(b)为图5中圈C部分的结构放大图；

图7为一实施方式的扫描头与机械臂的连接示意图；

图8为一实施方式的补光组件与扫描头的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，一实施方式的一种三维扫描装置，包括基座10、旋转臂20、载物台30、机械臂40、扫描头50和光箱60。其中，旋转臂20旋转设置于基座10上，载物台30位于旋转臂20的上方并于基座10相连接；扫描头50通过机械臂40与旋转臂20相连，光箱60围绕载物台30固定于旋转臂20上，以在扫描头50随旋转臂20相对于载物台30旋转运动时，光箱60与扫描头50在绕载物台30做旋转运动时保持同步。

上述实施方式中，由于扫描头50跟光箱60都是设置在旋转臂20上的，所以在扫描头50调整扫描姿态而使旋转臂20相对于载物台30旋转时，光箱60始终可以对载物台30上的待扫描物体进行均匀的补光，继而可以在三维扫描的过程中不会因为扫描姿态的调整而影响扫描质量。

结合图2和图3所示，在一些实施方式中，光箱60呈笼状，且光箱60靠近机械臂40的一侧设有开口630a，以使扫描头50可经开口630a对载物台30上的待扫描物体进行扫描。需要说明的是，在光箱60靠近机械臂40的一侧设置开口630a，也就是说，扫描头50可透过开口630a对载物台30上的待扫描物体进行扫描。

结合图4所示，在一些实施方式中，光箱60包括发光组件610、架体620和灯罩630，发光组件610沿载物台30的四周设置在架体620上，灯罩630固定于架体620上并包覆在发光组件610的外侧。可以理解的，开口630a开设在灯罩630上。

在上述实施方式中，发光组件610为面型发光结构，包括灯条611、导光板613、反光膜614，灯条611沿导光板613的边缘设置，反光膜614贴覆于导光板613面向灯罩630的一侧，以将灯条611射出的光反射至载物台30上的待扫描物体上。需要说明的是，导光板613可以采用透明亚克力板材制成，灯条611沿导光板613的边缘设置，可以使灯条611发出的光均匀的散射在导光板613上，并在反光膜614的作用下，将光反射到载物台30的待扫描物体上，使待扫描物体表面受到的光照更为均匀，提高扫描质量。可以理解的，发光组件610不限于经导光板613导光而形成面型的发光光源，也可以采用其他面型发光结构呈现面型发光，例如采用OLED做成的面型的发光光源，也可以使光线均匀的照射在载物台30的待扫描物上。

在上述实施方式中，灯条611可以通过相应的固定件固定在导光板613上，例如采用带有卡槽6121的型材612围绕导光板613四周设置，并将灯条611相应的设置在卡槽6121内，而从型材612的一侧引出与灯条611电连接的接电端6111，可以理解的，灯条611上均匀设置有LED灯，能耗低，且发光均匀。需要说明的是，导光板613可以是长方形，以方便安装，且便于围合成笼状而均匀照射待扫描物体，相应的，可以在导光板613的四周分别设置灯条611，并且将各灯条611串联连接。

在一些实施方式中，用来支撑灯罩630以及发光组件610的架体620可以是一体成型的，也可以采用可拆卸连接的结构。

具体的，结合图2和图3所示，架体620包括支撑杆621、第一安装杆622和第二安装杆623，第一安装杆622和第二安装杆623垂直固定于支撑杆621上。需要说明的是，支撑杆621可以是多个绕一定轴线均匀设置的杆件，相应的，第一安装杆622和第二安装杆623可以是分为多段，分别通过转接头625连接在两相邻的支撑杆上；当然，也可以是整体的弯曲状管件，绕支撑杆621设置并固定在支撑杆621上，在此不作限定。

在上述实施方式中，发光组件610的两端分别固定于第一安装杆622和第二安装杆623上。需要说明的是，发光组件610可以通过连接块615与第一安装杆622和第二安装杆623相连接，具体的，连接块615上可以开设相应的螺钉孔，穿过螺钉孔的螺钉分别将连接块615的两端固定在第一安装杆622和第二安装杆623上。

需要说明的是，上述实施方式中，第一安装杆622和第二安装杆623可以采用相同的结构，也可以配合安装发光组件610安装需要而设置成不同结构。在本实施方式中，第一安装杆622和第二安装杆623是采用相同的结构，其中，第一安装杆622上设置连接孔位6231，以便螺钉锁紧在该连接孔位6231上而将发光组件610的上端固定在第一安装杆622上，相应的在第二安装杆623上也设有连接孔位，以安装发光组件610的下端，在此不再一一赘述。

结合图1和图2所示，在一些实施方式中，支撑杆621具有第一端621a和第二端621b。第一端621a沿旋转臂20的旋转轴W方向向上延伸且顶部向内聚拢呈笼状，切确的说，第一端621a沿旋转臂20的旋转轴W向上延伸的同时径向向内聚拢；第二端621b与旋转臂20相连。需要说明的是，支撑杆621的第一端621a聚拢在一起后，可以通过固定接头624进行固定，形成笼状结构，以稳定的支撑灯罩630和发光组件610等结构。

在一些实施方式中，架体620还包括第三安装杆626，第三安装杆626的一端与支撑杆621的第二端相连，另一端与旋转臂20相连。

具体的，旋转臂20包括旋转盘21和支承座22，支承座22固定于旋转盘21上并沿旋转盘21的径向向外延伸，机械臂40的一端与支承座22相连，机械臂40的另一端与扫描头50相连。在本实施方式中，旋转盘21的周向侧壁开设有安装孔211，第三安装杆626的另一端固定于安装孔211内。需要说明的是，第三安装杆626的两端可以通过多种途径与支撑杆621和旋转盘21相连，比如卡扣连接或螺纹连接。

结合图5至图6(b)所示，上述实施方式中，第三安装杆626的一端626a插接在支撑杆621的第二端621b上，具体的，在支撑杆621的第二端621b开设有插接孔6211，相应的，在第三安装杆626的端部设有与插接孔6211相适配的插接头6261，并在插接头6261上开设与插接孔6211相对的螺钉孔位6261a，以在第三安装杆626上的插接头6261插入支撑杆621的插接孔6211后，可以通过螺钉(图中未示出)进一步加固。在本实施方式中，第三安装杆626的另一端626b设置有螺柱6262，螺柱6262上带外螺纹6262a，相应的，将旋转盘21上的安装孔211设置为螺纹孔，进而可以将螺柱6262螺合在螺纹孔内，以将第三安装杆626固定在旋转盘21上。

结合图7所示，在一些实施方式中，扫描头50面向扫描方向的一侧设有补光组件51，以于光箱60的开口630a处对载物台30上的待扫描物体进行补光。需要说明的是，扫描头50包括三维扫描器52，补光组件51安装在三维扫描器52进行扫描的一端，三维扫描器52可以通过螺丝或螺纹(图中未示出)等连接方式安装在机械臂40上，具体的，在三维扫描器52的下方设有安装孔53，在机械臂40上设有与安装孔53相对的螺钉孔41，穿过该螺钉孔41的螺钉或螺栓(图中未示出)与安装孔53相固定，进而实现三维扫描器52的安装固定。

结合图8所示，在一些实施方式中，补光组件51包括匀光罩511、PCB灯板512和灯座513，PCB灯板512设置于匀光罩511与灯座513围合的空腔内。具体的，在灯座513的周缘设有台阶槽5134，进而可以匀光罩511扣盖在该台阶槽5134内并通过胶粘合，可以理解的，可以在匀光罩511的周缘涂覆3M胶，再帖覆在台阶槽5134上。当然，匀光罩511还可以采用卡扣等连接方式固定在灯座513上。

上述实施方式中，PCB灯板512也可以通过卡扣或者螺钉等固定方式固定在灯座513内。例如，在灯座513的内壁设有带有内螺纹的连接销5131，相应的在PCB灯板512上设有通孔5121，使得螺钉(图中未示出)穿过该通孔5121与连接销5131上的内螺纹配合，而将PCB灯板512固定在灯座513上。

上述实施方式中，补光组件51可以采用挂扣的方式与三维扫描器52相连接，也可以采用螺钉固定的方式，具体的，在三维扫描器52面向扫描方向的一侧设有连接孔521，在灯座513与三维扫描器52相对的一侧设有通孔5132，以使螺钉(图中未示出)穿过通孔5132固定在连接孔521内，进而实现灯座513与三维扫描器52的连接。在本实施方式中，在灯座513和三维扫描器52的相应位置分别开设有过线孔5133、522，以方便将设置补光组件51的线路。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种三维扫描装置，其特征在于，包括基座、旋转臂、载物台、机械臂、扫描头和光箱；所述旋转臂旋转设置于所述基座上，所述载物台位于所述旋转臂的上方并于所述基座相连接；所述扫描头通过所述机械臂与所述旋转臂相连，所述光箱围绕所述载物台固定于所述旋转臂上，以在所述扫描头随所述旋转臂相对于所述载物台旋转运动时，所述光箱与所述扫描头在绕所述载物台做旋转运动时保持同步。

2.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其特征在于，所述光箱呈笼状，且所述光箱靠近所述机械臂的一侧设有开口，以使所述扫描头可经所述开口对所述载物台上的待扫描物体进行扫描。

3.根据权利要求2所述的三维扫描装置，其特征在于，所述光箱包括架体、发光组件和灯罩，所述发光组件沿所述载物台的四周设置在所述架体上，所述灯罩固定于所述架体上并包覆在所述发光组件的外侧。

4.根据权利要求3所述的三维扫描装置，其特征在于，所述发光组件为面型发光结构。

5.根据权利要求4所述的三维扫描装置，其特征在于，所述面型发光结构包括灯条、导光板、反光膜，所述灯条沿所述导光板的边缘设置，所述反光膜贴覆于所述导光板面向所述灯罩的一侧，以将所述灯条射出的光反射至所述载物台上的待扫描物体上。

6.根据权利要求3所述的三维扫描装置，其特征在于，所述架体包括支撑杆、第一安装杆和第二安装杆，所述第一安装杆和所述第二安装杆垂直固定于所述支撑杆上。

7.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其特征在于，所述发光组件的两端分别固定于所述第一安装杆和所述第二安装杆上。

8.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其特征在于，所述支撑杆具有第一端和第二端，所述第一端沿所述旋转臂的旋转轴方向向上延伸且顶部向内聚拢呈笼状，所述第二端与所述旋转臂相连。

9.根据权利要求8所述的三维扫描装置，其特征在于，所述架体还包括第三安装杆，所述第三安装杆的一端与所述支撑杆的第二端相连，另一端与所述旋转臂相连。

10.根据权利要求9所述的三维扫描装置，其特征在于，所述旋转臂包括旋转盘和支承座，支承座固定于所述旋转盘上并沿所述旋转盘的径向向外延伸，所述机械臂的一端与所述支承座相连，所述机械臂的另一端与所述扫描头相连。

11.根据权利要求10所述的三维扫描装置，其特征在于，所述旋转盘的周向侧壁开设有安装孔，所述第三安装杆的另一端固定于所述安装孔内。

12.根据权利要求1-11任一项所述的三维扫描装置，其特征在于，所述扫描头面向扫描方向的一侧设有补光组件，以于所述光箱的开口处对所述载物台上的待扫描物体进行补光。

13.根据权利要求12所述的三维扫描装置，其特征在于，所述补光组件包括PCB灯板、匀光罩和灯座，所述PCB灯板设置于所述匀光罩与所述灯座围合的空腔内。