专利名称：一种便携式三维激光扫描装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式三维激光扫描装置，更具体的说，涉及一种用于三维 激光扫描的便携式机构。
背景技术：
三维扫描技术被广泛的应用在工业，医疗等行业。在工业领域中，三维扫描技术主 要用于测量重要零件的外形尺寸。近些年来，随着造船业的发展，对这样一种能够用于船舶 横截面扫描的三维扫描测量设备的需求越来越大，然而传统的三维扫描设备多为接触式扫 描，这种扫描设备速度慢，易于造成探头磨损等问题。而一些非接触的三维扫描设备体积庞 大，测距精度和测量速度受限于自身结构，且测量范围较小。因此需要开发出一种能够实现 非接触，高精度，较高的速度，较大的测量范围的三维激光扫描的便携式机构。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种便携式三维激光扫描装置，具有质量较轻，测量 范围较大，精度较高，非接触，用于三维激光扫描的便携式机构。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括光路、方位轴系、外壳、箱体、俯仰轴系和把手，所述的方位轴系设有方位轴， 方位轴上设置一对角接触球轴承，方位轴上设置方位轴光栅座，并且在方位轴光栅座上设 置方位轴光栅；所述的俯仰轴上设置一对角接触球轴承，俯仰轴上设置俯仰轴光栅；所述 的光路上设有扫描镜组，扫描镜组通过其镜座的法兰部分与俯仰轴法兰相连，镜面与俯仰 轴回转中心所在的水平面成45度角；测距镜组通过其镜座法兰面与箱体固结，测距镜组镜 面与扫描镜组镜组平行；相机通过相机架固结在箱体上；激光测距传感器通过传感器座固 结在箱体上。与现有技术相比本装置具有以下优点。1、扫描角度范围大，方位轴能实现360 °无限旋转，俯仰轴的转角范围 为-135° 135° 。2、扫描距离大，扫描的距离范围为0. 1 50m ；3、质量较�。逯柿啃∮�14KG ；4、设置有水泡，可以方便的检测出水平位置； 5、体积较�。庑巫畲蟪叽缥�450 X 379 X 140謹；6、设置有把手，携带方便；7、激光传感器所发射激光为905nm激光，对人眼安全；8、设置有相机，可以方便的看到扫描区域；9、俯仰轴负载较�。子谑迪指咚偕�。以下结合附图对本发明作进一步详述。
图1是本发明的整体机构图；图2、3、4是本发明的方位轴系结构图；图5是俯仰轴系结构图；图6是本发明光路的原理图；图7是本发明光路结构示意图。
具体实施方式
包括光路1、方位轴系2、外壳3、箱体4、俯仰轴系5和把手6，如图1所示，所述的 方位轴系2设有方位轴2-1，方位轴2-1上设置一对角接触球轴承2-4，方位轴2-1上设置方 位轴光栅座2-23，并且在方位轴光栅座2-23上设置方位轴光栅2-22 ；所述的俯仰轴5_5上 设置一对角接触球轴承5-2，俯仰轴5-5上设置俯仰轴光栅5-9 ；所述的光路1上设有扫描 镜组1-1，扫描镜组1-1通过其镜座的法兰部分与俯仰轴法兰5-2相连，镜面与俯仰轴5-5 回转中心所在的水平面成45度角；测距镜组1-2通过其镜座法兰面与箱体4固结，测距镜 组1-2镜面与扫描镜组镜组1-1平行；相机1-4通过相机架1-3固结在箱体4上；激光测距 传感器1-5通过传感器座1-6固结在箱体4上。所述的方位轴2-1上设置滑环2-28，滑环2-28的一端通过滑环盖2_27固定在方 位轴轴承套2-5上，另一端深入轴孔中。所述的箱体4上设置水泡座2-3，在水泡座2-3上设置了方位轴半盖2_2和方位轴 半盖2-25，水泡2-26设置在方位轴半盖2-25上。所述的方位轴2-1的末端紧固有仪器底座2-13，仪器底座2_13上设有仪器接口 座2-15，并设置与三脚架基座相连的基座爪2-14，在仪器接口座2-15上设置航空插座信号 2-12。结合图1，本发明用于三维激光扫描的便携式机构主要由光路1、方位轴系2、外壳 3、箱体4、俯仰轴系5、把手6组成。结合图2，方位轴2-1上设置了一对角接触球轴承2-4，两个轴承锁紧螺母2_24，角 接触球轴承2-4的内圈由方位轴2-1轴肩和两个轴承锁紧螺母2-24实现轴向定位；外圈由 固定在箱体4上的方位轴轴承套2-5和方位轴轴承端盖2-6实现轴向定位。由方位轴2-1 的轴肩和方位轴光栅座2-23实现了方位轴电机2-8内圈的轴向固定，外圈则通过方位轴电 机套2-7固定在箱体4上。方位轴光栅座2-23由方位轴电机锁紧螺母2-20，方位轴电机锁 紧螺母2-21固定在方位轴2-1上，并且在方位轴光栅座2-23上设置方位轴光栅2_22 ；方 位轴光栅的读数头2-10通过方位轴光栅读数头座2-9设置在方位轴电机套2-7上。在方 位轴2-1上设置方位轴小轴承2-19，方位轴小轴承2-19外圈由固定在箱体4上的方位轴小 轴承座2-11和固定在方位轴小轴承座2-11上的方位轴小轴承座盖2-18实现轴向定位，方 位轴小轴承2-19内圈自由移动。结合图2、图3，在方位轴2-1上设置了滑环2-28，滑环2-28的一端通过滑环盖 2-27固定在方位轴轴承套2-5上，另一端深入轴孔中。在箱体4上设置了水泡座2-3，在水 泡座2-3上设置了方位轴半盖2-2和方位轴半盖2-25。水泡(包括安装座)2_26设置在方位轴半盖2-25上。结合图2、图4，在方位轴2-1的末端紧固有仪器底座2-13，方位轴2_1末端与仪器底座2-13上的孔紧密配合，并通过螺钉2-29锁紧仪器底座2-13上的条形槽，来锁紧方 位轴2-1。在仪器底座2-13紧固了仪器接口座2-15，并设置了与三脚架基座相连的基座爪 2-14。在仪器接口座2-15上设置了航空插座(信号)2-12、航空插座(电源)2_17。结合图5，俯仰轴5-5上设置了一对角接触球轴承5-2，两个轴承锁紧螺母5_16， 角接触球轴承5-2的内圈由俯仰轴5-5轴肩和两个轴承锁紧螺母5-16实现轴向定位；外圈 由固定在箱体4上的俯仰轴轴承套5-1和俯仰轴轴承盖5-6实现轴向定位。由俯仰轴5-5 的轴肩和俯仰轴电机锁紧螺母5-11实现了俯仰轴电机5-15内圈的轴向固定，外圈则通过 俯仰轴电机套5-17固定在箱体4上。在俯仰轴5-5上设置俯仰轴小轴承5-10，俯仰轴小轴 承5-10内圈由俯仰轴5-5的轴肩和俯仰轴光栅座5-12实现轴向定位，外圈在俯仰轴小轴 承座5-14的孔中自由移动，俯仰轴小轴承座5-14紧固于俯仰轴电机套5-17。俯仰轴光栅 座5-12由俯仰轴锁紧螺母5-7和俯仰轴小轴承5-10内圈轴向定位。在俯仰轴光栅座5-12 上设置俯仰轴光栅5-9，俯仰轴光栅的读数头5-8通过俯仰轴光栅读数头座5-13设置在俯 仰轴小轴承座5-14上。俯仰轴法兰5-2由俯仰轴5-5轴肩和锁紧螺母5-4进行轴向锁紧。结合图6，从激光测距传感器1-5发射端发出的激光，经过测距镜组1-2镜面的反 射，再经过扫描镜组1-1镜面反射后射向目标；从目标反射来的激光和可见光经过扫描镜 组1-1镜面反射后，射向测距镜组1-2，激光经测距镜组1-2镜面反射后进入激光传感器 1-5接受端，可见光经测距镜组1-2镜面折射后进入相机内。结合图7，扫描镜组1-1通过其镜座的法兰部分与俯仰轴法兰5-2相连，通过修磨 俯仰轴法兰5-2的接触面使得镜面与俯仰轴5-5回转中心所在的水平面成45度角；测距镜 组1-2通过其镜座法兰面与箱体4固结，修磨箱体4的接触面使得测距镜组1-2镜面与扫 描镜组镜组1-1平行；相机1-4通过相机架1-3固结在箱体4上；激光测距传感器1-5通过 传感器座1-6固结在箱体4上，通过修磨传感器座1-6与箱体4的接触面，调节激光测距传 感器1-5相对于测距镜组1-2反射面的姿态。现在说明本实用新型一种用于三维激光扫描的便携式机构的动作实施过程结合图2 查看水泡(包括安装座)2-26显示是否处于零位，如果不处于则通过三 脚架底座调节箱体4姿态，使其处于零位。方位轴电机2-8得到控制信号转动时，由于方位 轴电机2-8内圈固定在方位轴2-1上，方位轴2-1与仪器底座2-13固连，而仪器底座2_13 又通过基座爪2-14固定在三脚架上，因此方位轴电机2-8会带动箱体4，光路1、外壳3、俯 仰轴系5、把手6共同绕着方位轴2-1转动。由于光栅和读数头分别与方位轴2-1、箱体4 固结，故读数头可以读出此时的转角。结合图5 俯仰轴电机5-15得到控制信号转动时，由于俯仰轴电机5-15内圈固定 在俯仰轴5-5上，俯仰轴电机5-15则通过俯仰轴电机套5-17固定在箱体4上，因此俯仰轴 电机5-15固结于俯仰轴5-5的扫描镜组1-1相对于箱体4转动。由于光栅和读数头分别 与俯仰轴5-5、箱体4固结，故读数头可以读出此时的转角。结合图6、图7 从激光测距传感器1-5发射端发出的激光，经过测距镜组1-2镜面 的反射，再经过扫描镜组1-1镜面反射后射向目标；从目标反射来的激光和可见光经过扫 描镜组1-1镜面反射后，射向测距镜组1-2，激光经测距镜组1-2镜面反射后进入激光传感器1-5接受端，可见光经测距镜组1-2镜面折射后进入相机内。激光测距传感器1-5据此测量出物体距激光测距传感器1-5发射端与接受端中心的距离。在各个瞬时，将方位轴转 角信号，俯仰轴转角信号和激光测距传感器1-5所测距离信号通过航空插座(信号)2-12 传送给上位机进行处理，最终形成扫描物体的三维模型。
权利要求一种便携式三维激光扫描装置，包括光路(1)、方位轴系(2)、外壳(3)、箱体(4)、俯仰轴系(5)和把手(6)，其特征在于，所述的方位轴系(2)设有方位轴(2-1)，方位轴(2-1)上设置一对角接触球轴承(2-4)，方位轴(2-1)上设置方位轴光栅座(2-23)，并且在方位轴光栅座(2-23)上设置方位轴光栅(2-22)；所述的俯仰轴(5-5)上设置一对角接触球轴承(5-2)，俯仰轴(5-5)上设置俯仰轴光栅(5-9)；所述的光路(1)上设有扫描镜组(1-1)，扫描镜组(1-1)通过其镜座的法兰部分与俯仰轴法兰(5-2)相连，镜面与俯仰轴(5-5)回转中心所在的水平面成45度角；测距镜组(1-2)通过其镜座法兰面与箱体(4)固结，测距镜组(1-2)镜面与扫描镜组镜组(1-1)平行；相机(1-4)通过相机架(1-3)固结在箱体(4)上；激光测距传感器(1-5)通过传感器座(1-6)固结在箱体(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种便携式三维激光扫描装置，其特征在于，所述的方位轴 (2-1)上设置滑环(2-28)，滑环(2-28)的一端通过滑环盖(2_27)固定在方位轴轴承套 (2-5)上，另一端深入轴孔中。
3.根据权利要求1所述的一种便携式三维激光扫描装置，其特征在于，所述的箱体(4) 上设置水泡座(2-3)，在水泡座(2-3)上设置了方位轴半盖(2-2)和方位轴半盖(2-25)，水 泡(2-26)设置在方位轴半盖(2-25)上。
4.根据权利要求1所述的一种便携式三维激光扫描装置，其特征在于，所述的方位轴 (2-1)的末端紧固有仪器底座(2-13)，仪器底座(2-13)上设有仪器接口座(2-15)，并设置 与三脚架基座相连的基座爪(2-14)，在仪器接口座(2-15)上设置航空插座信号(2-12)。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式三维激光扫描装置，包括光路、方位轴系、外壳、箱体、俯仰轴系和把手，所述的方位轴系设有方位轴，方位轴上设置一对角接触球轴承，方位轴上设置方位轴光栅座，并且在方位轴光栅座上设置方位轴光栅；所述的俯仰轴上设置一对角接触球轴承，俯仰轴上设置俯仰轴光栅；所述的光路上设有扫描镜组，扫描镜组通过其镜座的法兰部分与俯仰轴法兰相连；测距镜组通过其镜座法兰面与箱体固结，测距镜组镜面与扫描镜组镜组平行；相机通过相机架固结在箱体上；激光测距传感器通过传感器座固结在箱体上。具有扫描角度大、范围广、测量快捷、方便、精度高、效率高的特点。
文档编号G01B11/00GK201562075SQ200920241428
公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者夏桂锁, 赖智华, 赵继亮 申请人:九江精密测试技术研究所
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