全文摘要
本实用新型提出一种三维扫描仪，包括：投影仪、相机、横梁、相机固定件、相机固定螺钉；所述投影仪用于投射光束到待测物体上；所述相机用于采集所述待测物体的图像；所述相机固定件上开设有至少两个通孔，所述相机固定螺钉至少有两个，所述相机固定螺钉穿过所述相机固定件上的所述通孔将所述相机固定在所述横梁上，所述相机固定件与横梁之间存在间隙，所述相机固定件与所述相机之间面接触或者线接触，所述相机固定件在所述两个通孔的连线方向上被拉伸变形，通过相机固定件的变形将相机压紧固定在横梁上，同时增大螺钉表面与连接片接触面之间的摩擦力，从而达到防止螺钉松动、紧固相机位置的效果。
主设计要求
1.一种三维扫描仪，其特征在于，包括：投影仪、相机、横梁、相机固定件、相机固定螺钉；所述投影仪用于投射光束到待测物体上；所述相机用于采集所述待测物体的图像；所述相机固定件上开设有至少两个通孔，所述相机固定螺钉至少有两个，所述相机固定螺钉穿过所述相机固定件上的所述通孔将所述相机固定在所述横梁上，所述相机固定件与横梁之间存在间隙，所述相机固定件与所述相机之间面接触或者线接触，所述相机固定件在所述两个通孔的连线方向上被拉伸变形。
设计方案
1.一种三维扫描仪，其特征在于，包括：
投影仪、相机、横梁、相机固定件、相机固定螺钉；
所述投影仪用于投射光束到待测物体上；所述相机用于采集所述待测物体的图像；
所述相机固定件上开设有至少两个通孔，所述相机固定螺钉至少有两个，所述相机固定螺钉穿过所述相机固定件上的所述通孔将所述相机固定在所述横梁上，所述相机固定件与横梁之间存在间隙，所述相机固定件与所述相机之间面接触或者线接触，所述相机固定件在所述两个通孔的连线方向上被拉伸变形。
2.根据权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述相机的前端面、右侧面、左侧面和底面分别与所述横梁上的前端限位块、右侧限位面、左侧限位面和所述横梁的上端面相抵触。
3.根据权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述相机至少包括四个，并且四个相机按照一定的水平间距、垂直距离以及角度设置在所述投影仪的左右两侧位置，以使所述三维扫描仪能够根据所述待测物体的幅面大小切换所述相机中的至少一对来采集所述待测物体的图像。
4.根据权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，还包括温度传感器，用于检测所述三维扫描仪内部的温度，其中，所述温度传感器固定在所述横梁上，并且靠近所述相机和所述投影仪。
5.根据权利要求1所述的三维扫描仪，其特征在于，所述三维扫描仪还包括前壳、中壳、PCB板组件和后盖，所述横梁装入所述中壳中，所述前壳固定于中壳上；所述PCB板组件固定于所述后盖上，所述后盖固定于所述中壳上。
6.根据权利要求5所述的三维扫描仪，其特征在于，所述前壳和\/或所述后盖上开设有散热孔，同时在所述后盖上增设风扇，以形成两条空气流动的散热通道。
7.根据权利要求5所述的三维扫描仪，其特征在于，所述中壳上还固定有把手，用于方便携带。
8.根据权利要求1-7任一所述的三维扫描仪，其特征在于，所述相机固定件的形状能够根据所述相机和所述横梁的结构进行调整。
9.根据权利要求1-7任一所述的三维扫描仪，其特征在于，所述相机固定件由具有一定硬度和抗拉强度的材料制成。
10.根据权利要求1-7任一所述的三维扫描仪，其特征在于，所述相机固定件由具有一定硬度和抗拉强度的金属材料或塑胶材料制成。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及三维测量仪器领域，特别涉及一种三维扫描仪。
背景技术
三维扫描仪是一种快速、非接触、高精度和高密度、逼近真实模型的三维空间信息获取的高新技术，已然成为三维空间信息获取的主要技术手段之一。该技术所获点云数据信息丰富，在三维重建等方面占有很重要的地位。
三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。而目前三维扫描仪在快速移动、翻转、旋转等复杂运动后扫描，会容易出现相机相对位置发生改变，从而影响相机的标定点的空间坐标，对测量的空间坐标值会出现一些偏差；同时三维扫描仪在工作的过程中会出现投影仪、相机发热的现象，影响产品的使用寿命以及横梁固定结构易因受热而产生的变形和热膨胀，导致相机的相对位置发生改变,进而影响相机的标定点的空间坐标，影响测量的精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中三维扫描仪的相机与相机之间或者相机与投影仪之间的相对位置的稳定性差，导致测量精度低的问题，提出一种三维扫描仪。
本实用新型的三维扫描仪，包括：投影仪、相机、横梁、相机固定件、相机固定螺钉；所述投影仪用于投射光束到待测物体上；所述相机用于采集所述待测物体的图像；所述相机固定件上开设有至少两个通孔，所述相机固定螺钉至少有两个，所述相机固定螺钉穿过所述相机固定件上的所述通孔将所述相机固定在所述横梁上，所述相机固定件与横梁之间存在间隙，所述相机固定件与所述相机之间面接触或者线接触，所述相机固定件在所述两个通孔的连线方向上被拉伸变形。
在优选的实施方式中，所述相机固定件由具有一定硬度和抗拉强度的材料制成。更优选的，所述相机固定件由具有一定硬度和抗拉强度的金属材料或塑胶材料制成。更优选的，所述相机固定件为不锈钢连接片。
在优选的实施方式中，在将所述相机固定在所述横梁上时，所述相机的前端面、右侧面、左侧面和底面分别与所述横梁上的前端限位块、右侧限位面、左侧限位面和所述横梁的上端面相抵触。
在优选的实施方式中，所述相机的数量至少包括四个，并且四个相机按照一定的间距、垂直距离以及角度设置在所述投影仪的左右两侧位置，以使所述三维扫描仪能够根据所述待测物体的幅面大小切换所述相机中的至少一对来采集所述待测物体的图像。
在优选的实施方式中，所述三维扫描仪还包括温度传感器，用于检测所述三维扫描仪内部的温度，所述温度传感器固定在所述横梁上，并且靠近所述相机和所述投影仪。
在优选的实施方式中，所述三维扫描仪还包括前壳、中壳、PCB板组件和后盖，所述横梁装入所述中壳中，所述前壳固定于中壳上；所述PCB板组件固定于所述后盖上，所述后盖固定于所述中壳上。
在优选的实施方式中，所述前壳和\/或后盖上开设有散热孔，同时在所述后盖上增设风扇，形成两条空气流动的散热通道。
在优选的实施方式中，所述中壳上还固定有把手，用于方便携带。在优选的实施方式中，所述相机固定件的形状能够根据所述相机和所述横梁的结构进行调整。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：
本实用新型的三维投影仪，通过所述相机固定件的变形来压紧所述相机，同时增大所述相机固定螺钉的表面与所述相机固定件的接触面之间的摩擦力，防止所述相机固定螺钉松动，从而能够将相机紧固在横梁上不会松动。
在优选的实施例中，在横梁上且靠近相机以及投影仪的位置还设置有温度传感器，以实现对投影仪以及相机本身的发热温度进行检测，为不同温度下的测量结果进行精度补偿提供了硬件基础。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型一个实施例中三维扫描仪的前视角的外部结构示意图。
图2是本实用新型一个实施例中三维扫描仪的后视角的外部结构示意图。
图3是本实用新型一个实施例中三维扫描仪的内部结构示意图。
图4是本实用新型一个实施例中三维扫描仪内部温度传感器的结构示意图。
图5是本实用新型一个实施例中三维扫描仪内部相机固定件与相机的整体连接结构示意图。
图6是本实用新型一个实施例中相机固定件与相机的具体连接结构示意图。
图7是本实用新型一个实施例中三维扫描仪前视角的主视图中的局部结构示意图。
图8是本实用新型一个实施例中相机与横梁的位置定位结构示意图。
图9是本实用新型一个实施例中前壳上的散热孔结构示意图。
图10是本实用新型一个实施例中后盖上的散热孔结构示意图。
附图标记：
前壳1，中壳2，后盖3，横梁4，把手5，相机6，投影仪7，PCB组件8，镜头9，相机固定件10，相机固定螺钉11，温度传感器12，风扇13，散热孔14；
相机的前端面61、右侧面62、左侧面63、底面64；
横梁的前端限位块41、右侧限位面42、左侧限位面43、横梁上端面44。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
在一个优选的实施例中，三维扫描仪采用外差式多频相移三维光学测量技术,受被测工件表面明暗影响小，对于表面不反光的物体可以直接测量，不需要喷涂显影剂，单幅可测量幅面400mm*300mm、200mm*150mm，测量速度为1～2秒，单幅获取点云数据30万左右，点间距为0.2mm，大幅面测量精度0.03mm，小幅面测量精度0.015。强大的自动拼接和融合功能。标志点实时跟踪识别，多幅扫描后进行全局匹配自动化完成拼接，系统的优化和融合功能进一步保证数据的精度和完整性，主要应用于逆向设计、产品检测等。
具体地，上述三维扫描仪在测量时光栅投影器投影多幅多频光栅到待测物体上，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图像，然后对图像进行解码和相位计算，并利用立体匹配技术、三角形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。在本实用新型的其他实施例中，也可以通过一个摄像头采集待测物体图像进而获得待测物体的三维坐标。
由此可见，相机与相机之间(双目)、相机与投影仪之间(单目)的相对位置的稳定性对产品的扫描精度的提高及设备鲁棒性的提高是至关重要的，因此本申请可选实施例提出了一种三维扫描仪，其主要结构除了包括：前壳1、中壳2、后盖3、横梁4、把手5、相机6(包括但并不限于4个)、投影仪7(包括但并不限于1个，又称为“光栅投射器7”)、PCB(印制电路板)组件8、镜头9等，还包括相机固定件10、与该相机固定件配合使用的相机固定螺钉11、温度传感器12(包括但并不限于5个)、风扇13等。具体结构可参见下图1-图4所示。
其中，上述三维扫描仪的四个相机6按照一定的水平间距、垂直距离以及角度设置在光栅投射器6的左右两侧位置，可以根据待测物体的幅面大小，快速切换上述四个相机6中至少一对采集上述待测物体的图像。
其主要结构连接关系为：相机6通过相机固定螺钉11穿过具有至少两个通孔的相机固定件10固定于横梁4上，如下图5和图6所示。在本案中,相机固定件10由具有一定硬度和抗拉强度的材料制成,该材料包括具有一定硬度和抗拉强度金属材料和塑胶材料,其中,金属材料中优选不锈钢材料，例如在一个具体实施例中，如图7所示，该相机固定件10为不锈钢连接片。
另外，需要说明的是，该相机固定件10的形状包括但并不限于下图5和图6所示的结构，可以根据具体情况以及待固定物的结构形状进行适应性调整，例如，在不影响整个紧固效果的前提下，将下图5和图6的连接片设计为中空的连接片等。
另外，需要说明的是，螺钉的类型包括但并不限于内六角螺钉，在不影响整个紧固效果的前提下，也可以进行适应性调整。
具体地，如图6和图7所示，采用内六角螺钉组合进行固定压紧后，不锈钢连接片与横梁之间的存在间隙(此处的间隙配合不限于1.5mm，在本实施例中不做任何限定)，不锈钢连接片与相机之间面接触或者线接触(即不锈钢连接片与相机之间具有一定的接触面积，该接触面积可以包括相机的顶面、右侧面和左侧面，也可以仅仅包括相机的顶面，也可以仅仅包括相机的一条棱边)，不锈钢连接片在两个通孔的连线方向上被拉伸变形，上述紧固结构的主要原理是：利用不锈钢连接片的变形压紧相机，同时增大螺钉表面与连接片接触面之间的摩擦力，从而达到防止螺钉松动、紧固相机位置的效果。
进一步地，相机固定件10的结构同时可对相机6的三面(分别为相机的顶面、右侧面和左侧面)位置进行限位，方便相机的安装和位置限定，详见图6。相机与横梁之间的位置关系如图8所示，相机6上有四个面参与位置定位，该四个面分别前端面61、右侧面62、左侧面63和底面64，相应的，横梁4上有四个结构或者结构面参与对相机进行位置定位，该四个结构或者结构面分别是前端限位块41、右侧限位面42、左侧限位面43和横梁上端面44。在定位时，相机6的前端面61、右侧面62、左侧面63和底面64分别与横梁4上的前端限位块41、右侧限位面42、左侧限位面43和横梁上端面44相抵触，从而达到位置定位。当相机6的位置确定好后，再通过在相机固定件10对相机6的位置进行固定处理，如图7所示，通过相机固定螺钉11穿过相机固定件10上的通孔将相机6固定在横梁4上。
可选地，在本实施例中，上述三维扫描仪还设置有温度传感器12，该温度传感器12采用螺钉固定在横梁4上且靠近相机6以及投影仪7附近的位置，如图4所示，以实现对投影仪7以及相机6本身的发热温度进行检测。另外，如图4所示，横梁4装入中壳2中，前壳1固定于中壳2上；将风扇13通过风扇固定螺钉固定于后盖3上，将PCB板组件8固定于后盖3上，将后盖3固定于中壳2上。
具体地，上述温度传感器12和风扇13的构造主要原理是：投影仪7通过自身风扇(若投影仪自身无风扇，则可在投影仪的后端面或者侧面增设风扇)将热量排到内部型腔后，通过前壳1和\/或后盖3的对应位置开设散热孔14(如图9和图10)，同时在三维扫描仪的后盖3上增加风扇13(参见图3)，形成两条空气流动的散热通道，以实现对投影仪7以及相机6本身的发热温度进行散热。
通过温度传感器12进行温度检测为不同温度下的测量结果进行精度补偿提供硬件基础,具体地,在温度传感器12检测到温度达到一定限额的时候，对扫描结果进行一定的系统补偿，确保本实用新型的三维扫描仪产品在不同温度下检测结果的一致性，从而保证本实用新型的三维扫描仪产品的精确度以及延长产品的使用寿命。
可选地，在本实施例中，上述三维扫描仪的所有硬件设备高度集成，一体化设计，性能稳定可靠，可移动便携式测量。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
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“垂直的”、“水平的”、“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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述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。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件拆分为更多部件，也可将两个或多个部件或者部件的部分操作组合成新的部件，以实现本实用新型的目的。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920114271.8
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209310751U
授权时间:20190827
主分类号:G01B 11/24
专利分类号:G01B11/24
范畴分类:31B;
申请人:新拓三维技术（深圳）有限公司
第一申请人:新拓三维技术（深圳）有限公司
申请人地址:518000 广东省深圳市南山区粤海街道学府路63号高新区联合总部大厦11楼
发明人:李磊刚;寇情情;任茂栋;柏晓春
第一发明人:李磊刚
当前权利人:新拓三维技术（深圳）有限公司
代理人:郭光美
代理机构:44223
代理机构编号:深圳新创友知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计