本發(fā)明涉及掃描儀的軌道傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，并涉及物質(zhì)表面三維掃描裝置的操作方法。

背景技術(shù)：

以樹(shù)木為代表的森林植物大多需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)年限的生長(zhǎng)，才能達(dá)到適于人類(lèi)利用的直徑；加之其在生長(zhǎng)中受氣候條件、天氣變化、人為干擾以及動(dòng)物和微生物對(duì)其的影響，導(dǎo)致其尖削度、彎曲度、開(kāi)裂、節(jié)子、腐朽等情況各不相同；由于林木資源是一類(lèi)與人類(lèi)生產(chǎn)生活息息相關(guān)的重要資源，在構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的今天，如何合理有效的利用林木資源是一個(gè)值得深思的重要課題；如果能夠根據(jù)每一不同原木的具體情況，對(duì)原木外輪廓的形狀、尺寸和各種缺陷進(jìn)行分析和甄選，就有可能更合理的進(jìn)行木材加工；進(jìn)而提高鋸材、膠合板等木制品的等級(jí)，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)木材資源的合理利用，有效減輕資源和環(huán)境壓力。

人們?yōu)楂@得原木外輪廓的基本參數(shù)，曾普遍采用了肉眼觀(guān)察和機(jī)械測(cè)量相結(jié)合的測(cè)量方法，由于這一方法過(guò)分依賴(lài)操作者的經(jīng)驗(yàn)并且測(cè)量誤差較大，而尖削度、彎曲度及內(nèi)部缺陷等信息不易獲得，因此測(cè)量效果并不讓人滿(mǎn)意；隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，人們開(kāi)始利用聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)以及電磁學(xué)的方法進(jìn)行物體外輪廓的非接觸式測(cè)量研究，但由于木材的非均質(zhì)性、多孔隙和各向異性等原因，導(dǎo)致這些測(cè)量方法并不完全適用于原木的測(cè)量；如何實(shí)現(xiàn)對(duì)原木外輪廓的形狀、尺寸和各種缺陷進(jìn)行分析和甄選成為木材加工領(lǐng)域的難題；與此同時(shí)，信息和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展使物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代快速到來(lái)，促使木材加工產(chǎn)業(yè)需要往“光-機(jī)-電一體化”的方向前進(jìn)，如何捕獲高精度的原木參數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)原木參數(shù)的自動(dòng)分析并將測(cè)量結(jié)果輸出到制造系統(tǒng)，是當(dāng)前木材加工業(yè)需要解決的重要問(wèn)題。

采用激光以非接觸的方式測(cè)量距離具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試速度快、實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，但由于受到傳動(dòng)裝置本身剛性差、精度低的限制，以及掃描設(shè)備本身不夠靈活，導(dǎo)致掃描的效率不高且儀器整體精度低、準(zhǔn)確性差，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致掃描設(shè)備在掃描過(guò)程中不平穩(wěn)，使捕獲的圖形誤差較大且模糊不清，因此現(xiàn)有技術(shù)中激光測(cè)距的方式并不能直接應(yīng)用于原木等被測(cè)物的外輪廓測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一系列問(wèn)題，進(jìn)而提出基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置及操作方法，該基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置具有傳動(dòng)滑軌和與之連接的支架，所述支架在所述傳動(dòng)滑軌上滑移或固定，所述支架具有平行設(shè)置的第一架體和第二架體；所述第一架體和所述第二架體上設(shè)有能進(jìn)行升降傳動(dòng)的傳動(dòng)升降軌；所述傳動(dòng)升降軌與升降架連接，所述升降架上安裝激光掃描設(shè)備；所述升降架具有圓弧形架體以及與所述圓弧形架體相連的第一升降基座和第二升降基座，所述第一升降基座與第一架體上的所述傳動(dòng)升降軌連接，所述第二升降基座與所述第二架體上的所述傳動(dòng)升降軌連接，所述圓弧形架體一端與所述第一升降基座滑動(dòng)連接，另一端與所述第二升降基座鉸接連接。本發(fā)明的有益效果是：能使被測(cè)物的高清三維圖像能夠在計(jì)算機(jī)中被準(zhǔn)確還原，提高信號(hào)采集的速度和穩(wěn)定性，利于進(jìn)行高精度的木材加工，使木材加工產(chǎn)業(yè)“光-機(jī)-電一體化”具有實(shí)現(xiàn)的可能。

進(jìn)一步，所述第一升降基座的兩側(cè)分別具有第一側(cè)臂和第二側(cè)臂，所述第一側(cè)臂和第二側(cè)臂上均具有側(cè)臂滑槽，所述圓弧形架體上具有圓弧傳動(dòng)軌，所述圓弧傳動(dòng)軌上具有滑軸，所述滑軸與所述側(cè)臂滑槽滑動(dòng)連接。

進(jìn)一步，所述第二升降基座兩側(cè)分別具有第一軸凸和第二軸凸；所述圓弧形架體與所述第二升降基座連接部具有旋轉(zhuǎn)軸，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)所述圓弧形架體與第二升降基座的鉸接連接。

進(jìn)一步，所述第二升降基座進(jìn)行升降，而所述第一升降基座固定不動(dòng)，所述圓弧形架體相對(duì)于所述第二升降基座發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，所述圓弧形架體內(nèi)徑的弧度在180度以上，所述圓弧形架體內(nèi)徑向圓心方向安裝所述激光掃描設(shè)備。

進(jìn)一步，所述圓弧形架體包括第一弧形件和第二弧形件，所述第一弧形件和所述第二弧形件通過(guò)固定桿和活動(dòng)桿相互連接，所述活動(dòng)桿可在桿件運(yùn)動(dòng)軌上沿所述圓弧形架體內(nèi)徑圍繞圓心活動(dòng)，所述活動(dòng)桿正對(duì)所述圓心方向上安裝有所述激光掃描設(shè)備。

進(jìn)一步，所述活動(dòng)桿正對(duì)所述圓心的方向上具有電動(dòng)伸縮桿件，在多個(gè)所述電動(dòng)伸縮桿件上安裝所述激光掃描設(shè)備，相鄰的所述激光掃描設(shè)備所處位置點(diǎn)的圓心角大于90度且小于180度。

進(jìn)一步，在所述支架下方還具有置物滑軌，所述置物滑軌上設(shè)置有至少兩個(gè)托物架。

進(jìn)一步，所述托物架包括滑塊基座，所述滑塊基座上設(shè)置有托物丫形桿。

進(jìn)一步，所述托物丫形桿為高度可調(diào)節(jié)的抽拉桿，包括下桿、緊固件和上桿，所述下桿的一端固定設(shè)置在滑塊基座內(nèi)，另一端通過(guò)緊固件與上桿連接，所述上桿上設(shè)置有托物部，所述托物部為兩端上揚(yáng)中部下凹的圓弧形。

所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置的操作方法，包括以下步驟：

第一步，接通設(shè)備電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置；

第二步，根據(jù)被測(cè)物長(zhǎng)度，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，調(diào)整所述置物滑軌上兩個(gè)托物架的位置和相對(duì)距離；

第三步，將被測(cè)物放置于所述托物架之上；

第四步，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)中的三維激光掃描軟件，通過(guò)三維激光掃描軟件給激光掃描設(shè)備下達(dá)啟動(dòng)指令；

第五步，對(duì)激光掃描設(shè)備進(jìn)行掃描頻率及掃描區(qū)域設(shè)定；

第六步，通過(guò)計(jì)算機(jī)給傳動(dòng)升降軌發(fā)出指令，調(diào)整升降架的位置；

第七歩，給激光掃描設(shè)備發(fā)出開(kāi)始掃描的指令，同時(shí)指令所述傳動(dòng)滑軌帶動(dòng)所述支架在被測(cè)物長(zhǎng)度方向上勻速滑動(dòng)，激光掃描設(shè)備對(duì)原木進(jìn)行掃描；

第八歩，實(shí)時(shí)獲取從激光掃描設(shè)備傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的圖形數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行圖像還原，并將經(jīng)還原的圖像信息儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)中。

進(jìn)一步，激光掃描設(shè)備為三個(gè)，所述第五步，分別對(duì)三個(gè)激光掃描儀進(jìn)行頻率設(shè)定和區(qū)域設(shè)定；所述第七步，通過(guò)計(jì)算機(jī)給三個(gè)激光掃描設(shè)備同時(shí)發(fā)出開(kāi)始掃描的指令，此時(shí)使所述傳動(dòng)滑軌帶動(dòng)所述支架在被測(cè)物長(zhǎng)度方向上勻速滑動(dòng)，三個(gè)激光掃描設(shè)備分別對(duì)被測(cè)物進(jìn)行掃描。

進(jìn)一步，所述第八歩，實(shí)時(shí)獲取從三個(gè)激光掃描設(shè)備分別傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的圖形數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)上利用三組不同且有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行被測(cè)物三維圖像還原，并將獲取得到的三組圖形數(shù)據(jù)信息和經(jīng)還原的圖像信息分別儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的另一實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；

圖3是本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖5是本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖；

圖6是本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)詳圖；

圖7是本發(fā)明第二升降基座局部放大圖。

圖中各部分含義如下：1傳動(dòng)滑軌；2支架；21第一架體；22第二架體；23傳動(dòng)升降軌；3升降架；31圓弧形架體；311第一弧形件；312第二弧形件；313固定桿；314活動(dòng)桿；315電動(dòng)伸縮桿件；316桿件運(yùn)動(dòng)軌；317圓弧傳動(dòng)軌；318滑軸；32第一升降基座；321第一側(cè)臂；322第二側(cè)臂；323側(cè)臂滑槽；33第二升降基座；331第一軸凸；332第二軸凸；333旋轉(zhuǎn)軸；4激光掃描設(shè)備；5置物滑軌；51托物架；52滑塊基座；53托物丫形桿；531下桿；532緊固件；533上桿；534托物部。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式1：結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，具有傳動(dòng)滑軌1和與之連接的支架2，所述支架2在所述傳動(dòng)滑軌1上滑移或固定，所述支架2具有平行設(shè)置的第一架體21和第二架體22；所述第一架體21和所述第二架體22上設(shè)有能進(jìn)行升降傳動(dòng)的傳動(dòng)升降軌23；所述傳動(dòng)升降軌23與升降架3連接，所述升降架3上安裝激光掃描設(shè)備4；所述升降架3具有圓弧形架體31以及與所述圓弧形架體31相連的第一升降基座32和第二升降基座33，所述第一升降基座32與第一架體21上的所述傳動(dòng)升降軌23連接，所述第二升降基座33與所述第二架體22上的所述傳動(dòng)升降軌23連接，所述圓弧形架體31一端與所述第一升降基座32滑動(dòng)連接，另一端與所述第二升降基座33鉸接連接。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于為設(shè)備設(shè)置了傳動(dòng)滑軌和傳動(dòng)升降軌，使圖像采集過(guò)程更加可控，確保各部件可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，使采集三維圖像時(shí)光源發(fā)出的激光信號(hào)照射在被測(cè)物之后能準(zhǔn)確的被檢測(cè)器所接受，進(jìn)而能使被測(cè)物的高清三維圖像能夠在計(jì)算機(jī)中被準(zhǔn)確還原，在軌道上通過(guò)支架的滑移來(lái)采集原木的數(shù)據(jù)信息提高了信號(hào)采集的速度和穩(wěn)定性，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)利于進(jìn)行高精度的木材加工，使木材加工產(chǎn)業(yè)“光-機(jī)-電一體化”具有實(shí)現(xiàn)的可能。

具體實(shí)施方式2：結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5和圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述第一升降基座32的兩側(cè)分別具有第一側(cè)臂321和第二側(cè)臂322，所述第一側(cè)臂321和第二側(cè)臂322上均具有側(cè)臂滑槽323，所述圓弧形架體31上具有圓弧傳動(dòng)軌317，所述圓弧傳動(dòng)軌317上具有滑軸318，所述滑軸318與所述側(cè)臂滑槽323滑動(dòng)連接；其他與具體實(shí)施方式1相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：通過(guò)所述滑軸與所述側(cè)臂滑槽滑動(dòng)連接，可實(shí)現(xiàn)所述圓弧形架體一端與所述第一升降基座的滑動(dòng)連接，使升降架的角度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，保證掃描過(guò)程中準(zhǔn)確捕獲被測(cè)物的三維圖像信息。

具體實(shí)施方式3：結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述第二升降基座33兩側(cè)分別具有第一軸凸331和第二軸凸332；所述圓弧形架體31與所述第二升降基座33連接部具有旋轉(zhuǎn)軸333，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸333實(shí)現(xiàn)所述圓弧形架體31與第二升降基座33的鉸接連接；其他與具體實(shí)施方式1-2中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸可實(shí)現(xiàn)所述圓弧形架體與第二升降基座的鉸接連接，進(jìn)而使升降架可相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)整被測(cè)物與三維掃描裝置的相對(duì)位置，有利于確定掃描中心，構(gòu)建更合理的掃描場(chǎng)景，進(jìn)而保證三維掃描數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

具體實(shí)施方式4：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述第一升降基座32和所述第二升級(jí)基座33以相同速率同時(shí)升降；其他與具體實(shí)施方式1-3中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于第一升降基座和第二升級(jí)基座以相同速率同時(shí)升降，可保證升降架實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)升降，進(jìn)而可以根據(jù)被測(cè)物的具體情況調(diào)整激光掃描設(shè)備的位置，使圖像采集更容易，進(jìn)而保證圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的采集精度。

具體實(shí)施方式5：結(jié)合圖2、圖4和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述第二升降基座33進(jìn)行升降，而所述第一升降基座32固定不動(dòng)，所述圓弧形架體31相對(duì)于所述第二升降基座33發(fā)生旋轉(zhuǎn)；其他與具體實(shí)施方式1-4中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于圓弧形架體一端與所述第一升降基座滑動(dòng)連接，另一端與所述第二升降基座鉸接連接，當(dāng)?shù)谝簧祷潭ú粍?dòng)，而所述圓弧形架體相對(duì)于所述第二升降基座發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，激光掃描設(shè)備即跟隨圓弧形架體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)激光掃描設(shè)備的位置，以根據(jù)被測(cè)物實(shí)際情況獲取圖像數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施方式6：結(jié)合圖2、圖4和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述圓弧形架體31內(nèi)徑的弧度在180度以上，所述圓弧形架體31內(nèi)徑向圓心方向安裝所述激光掃描設(shè)備4；其他與具體實(shí)施方式1-5中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于在圓弧形架體內(nèi)徑向圓心方向安裝所述激光掃描設(shè)備，使掃描過(guò)程中可根據(jù)需要調(diào)整三維掃描裝置的位置及多個(gè)三維掃描裝置的相對(duì)位置。

具體實(shí)施方式7：結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述圓弧形架體31包括第一弧形件311和第二弧形件312，所述第一弧形件311和所述第二弧形件312通過(guò)固定桿313和活動(dòng)桿314相互連接，所述活動(dòng)桿314可在桿件運(yùn)動(dòng)軌316上沿所述圓弧形架體31內(nèi)徑圍繞圓心活動(dòng)，所述活動(dòng)桿314正對(duì)所述圓心方向上安裝有所述激光掃描設(shè)備4。其他與具體實(shí)施方式1-6中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于活動(dòng)桿可沿圓弧形架體內(nèi)徑并圍繞圓心活動(dòng)，使得激光掃描設(shè)備的探頭可根據(jù)被檢測(cè)物體的形狀分布、擺放位置來(lái)確定最佳位置，這使得測(cè)量操作更方便省時(shí)，結(jié)果更精準(zhǔn)科學(xué)。

具體實(shí)施方式8：結(jié)合圖2、圖4、圖5、圖6和圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，所述活動(dòng)桿314正對(duì)所述圓心的方向上具有電動(dòng)伸縮桿件315，在多個(gè)所述電動(dòng)伸縮桿件315上安裝所述激光掃描設(shè)備4，相鄰的所述激光掃描設(shè)備4所處位置點(diǎn)的圓心角大于90度且小于180度；其他與具體實(shí)施方式1-7中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于電動(dòng)伸縮桿件的設(shè)置使得安裝于其上的激光掃描設(shè)備可沿內(nèi)經(jīng)方向移動(dòng)，根據(jù)被檢測(cè)物體的擺放位置、直徑大小進(jìn)行確定具體位置，使得被檢測(cè)物體處在激光掃描設(shè)備探頭位置構(gòu)成的圓的圓心位置，同時(shí)也確保激光掃描設(shè)備距檢測(cè)物體最佳距離，降低了被檢測(cè)物體位置要求，提高了檢測(cè)的可操作性，使獲取的檢測(cè)結(jié)果更精準(zhǔn)。

具體實(shí)施方式9：結(jié)合圖2和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于智能傳感的物質(zhì)表面三維掃描裝置，在所述支架2下方還具有置物滑軌5，所述置物滑軌5上設(shè)置有至少兩個(gè)托物架51，所述托物架51包括滑塊基座52，所述滑塊基座52上設(shè)置有托物丫形桿53，所述托物丫形桿53為高度可調(diào)節(jié)的抽拉桿，包括下桿531、緊固件532和上桿533，所述下桿531的一端固定設(shè)置在滑塊基座52內(nèi)，另一端通過(guò)緊固件532與上桿533連接，所述上桿533上設(shè)置有托物部534，所述托物部534為兩端上揚(yáng)中部下凹的圓弧形；其他與具體實(shí)施方式1-8中任一項(xiàng)相同。

本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：由于在支架下方設(shè)置置物滑軌及具有置物滑塊的托物架，置物滑塊可以帶動(dòng)置物架在置物滑軌上滑移或固定，這樣就可以控制被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)，從而可以準(zhǔn)確定義掃描的位置，使被測(cè)物體處于最佳掃描范圍內(nèi)，保證后續(xù)掃描過(guò)程中的高效便捷，也有利于減少誤差，提高掃描精度；設(shè)置至少兩個(gè)托物架可以保證被測(cè)物獲得穩(wěn)定的固定，不會(huì)因機(jī)器設(shè)備的滑移運(yùn)動(dòng)造成被測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)等，例如原木的轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于保證掃描過(guò)程中被測(cè)物的相對(duì)位置固定，進(jìn)而有助于提高掃描精度；由于原木等被測(cè)物不同部位其直徑大小不同，因此當(dāng)設(shè)置可調(diào)節(jié)的Y形桿時(shí)，就可以根據(jù)檢測(cè)需要使得被檢測(cè)的原木可以自由升降高度，確保原木始終處在激光掃描設(shè)備掃描的最佳位置，當(dāng)激光掃描設(shè)備為多個(gè)時(shí)，還可以保證原木處于激光掃描設(shè)備位置所構(gòu)成的圓的圓心位置，這樣就有利于提高檢測(cè)效率，確保檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性、科學(xué)性；托物部被設(shè)置成兩端上揚(yáng)中部下凹的圓弧形，可使得被檢測(cè)物體擺放位置更穩(wěn)固，避免在檢測(cè)過(guò)程中被檢測(cè)物體發(fā)生位置變化，提高檢測(cè)效率，確保檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)。