本實(shí)用新型涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種彩色三維激光掃描儀。

背景技術(shù)：

三維激光掃描儀是一種可以快速獲取被測(cè)物體的高精度三維坐標(biāo)，繼而構(gòu)建出高精度三維模型的測(cè)量設(shè)備。在機(jī)械制造、建筑設(shè)計(jì)、土木工程、工業(yè)檢測(cè)、文化遺產(chǎn)保護(hù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等行業(yè)領(lǐng)域?qū)θS激光掃描儀有著很大的需求。彩色激光掃描儀需要進(jìn)行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)以獲取被測(cè)物體的三維坐標(biāo)信息。傳統(tǒng)的彩色三維激光掃描儀需要較多的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)掃描儀的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得測(cè)量數(shù)據(jù)的精度會(huì)受到傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的精度和安裝誤差的影響，導(dǎo)致最終測(cè)量結(jié)果的精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種測(cè)量精度較高的彩色三維激光掃描儀。

一種彩色三維激光掃描儀，包括：底座，用于支撐整個(gè)彩色三維激光掃描儀；水平轉(zhuǎn)臺(tái)，與所述底座為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；殼體，與所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，并跟隨所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；水平驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置在所述殼體內(nèi)并與所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)連接，用于驅(qū)動(dòng)所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述殼體進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)；以及掃描系統(tǒng)，所述掃描系統(tǒng)設(shè)置在所述殼體內(nèi)；所述掃描系統(tǒng)包括圖像獲取裝置、激光測(cè)距裝置和控制裝置；所述控制裝置分別與所述圖像獲取裝置、所述激光測(cè)距裝置連接；所述圖像獲取裝置用于獲取被測(cè)物體的彩色紋理信息，所述激光測(cè)距裝置用于獲取被測(cè)物體的三維坐標(biāo)信息；所述控制裝置用于對(duì)所述圖像獲取裝置和所述激光測(cè)距裝置進(jìn)行控制，并確定所述被測(cè)物體的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述水平驅(qū)動(dòng)裝置包括第一電機(jī)和第一編碼器；所述第一電機(jī)用于為所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述第一編碼器用于記錄所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體包括連接座、第一殼體和第二殼體；所述連接座套設(shè)在所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)外部；所述第一殼體和所述第二殼體分別與所述連接座固定連接，且所述第一殼體和所述第二殼體關(guān)于所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)稱設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光測(cè)距裝置包括激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器設(shè)置于所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)上方且設(shè)置于所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)的中心轉(zhuǎn)軸上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光發(fā)射器為高頻脈沖激光發(fā)射器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激光測(cè)距裝置還包括反光鏡、第二電機(jī)和第二編碼器；所述第二電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述反光鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光在垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)而對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行垂直掃描；所述第二編碼器用于記錄所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖像獲取裝置設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)；所述圖像獲取裝置包括攝像頭、圖像傳感器以及圖像處理模塊；所述圖像傳感器用于獲取所述攝像頭獲取到的圖像信息并輸出給所述圖像處理模塊進(jìn)行處理，以得到所述彩色紋理信息；所述攝像頭固定于所述第一殼體上，且所述攝像頭與所述激光發(fā)射器位于同一水平高度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制裝置包括電機(jī)控制模塊，用于對(duì)所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)進(jìn)行控制；所述電機(jī)控制模塊設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)的電池以及電池固定架；所述電池固定架固定在所述殼體上，并用于固定所述電池；所述電池用于為所述彩色三維激光掃描儀提供工作動(dòng)力。

上述彩色三維激光掃描儀，水平轉(zhuǎn)臺(tái)與底座可轉(zhuǎn)動(dòng)連接且與殼體固定連接，因此水平驅(qū)動(dòng)裝置直接驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)殼體的水平轉(zhuǎn)動(dòng)控制。故上述彩色三維激光掃描儀的水平轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)需其他的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)水平驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)彩色三維激光掃描儀的水平轉(zhuǎn)動(dòng)控制，從而減少了由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的加工精度以及安裝誤差所造成的測(cè)量影響，可以提高最終測(cè)量得到的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例中的彩色三維激光掃描儀的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的彩色三維激光掃描儀的爆炸圖；

圖3為圖1中的彩色三維激光掃描儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的正面示意圖；

圖4為圖1中的彩色三維激光掃描儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的背面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1為一實(shí)施例中的彩色三維激光掃描儀的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的爆炸圖，圖3和圖4為圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。下面結(jié)合圖1～圖4對(duì)本實(shí)施例中的彩色三維激光掃描儀做詳細(xì)說(shuō)明。該彩色三維激光掃描儀包括底座110、水平轉(zhuǎn)臺(tái)120、殼體130、水平驅(qū)動(dòng)裝置140以及掃描系統(tǒng)。

底座110用于支撐整個(gè)三維激光掃描儀。在本實(shí)施例中，底座110的形狀為圓形。

水平轉(zhuǎn)臺(tái)120固定在底座110上，且與底座110為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。因此，水平轉(zhuǎn)臺(tái)110可以相對(duì)于底座110進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)。在一實(shí)施例中，為確保水平轉(zhuǎn)臺(tái)120與底座110之間的穩(wěn)固性，還設(shè)置有壓板122。壓板122設(shè)置在水平轉(zhuǎn)臺(tái)120上與底座110相對(duì)的一面，用于將水平轉(zhuǎn)臺(tái)120鎖定在壓板122和底座110之間。

殼體130作為主體結(jié)構(gòu)，用于容納并保護(hù)彩色三維激光掃描儀內(nèi)的水平驅(qū)動(dòng)裝置140以及掃描系統(tǒng)等設(shè)備。殼體130包括連接座132、第一殼體134和第二殼體136。其中，連接座132套設(shè)在水平轉(zhuǎn)臺(tái)120外部，且與水平轉(zhuǎn)臺(tái)120固定連接。第一殼體134和第二殼體136則分別與連接座132固定連接，并對(duì)稱分布在水平轉(zhuǎn)臺(tái)120的兩側(cè)。因此，殼體130會(huì)跟隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)掃描系統(tǒng)的水平掃描過(guò)程。

水平驅(qū)動(dòng)裝置140設(shè)置在殼體130內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)臺(tái)120進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)。水平驅(qū)動(dòng)裝置140包括第一電機(jī)142和第一編碼器144。第一電機(jī)142用于為水平轉(zhuǎn)臺(tái)120的轉(zhuǎn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力，第一編碼器144則用于記錄第一電機(jī)142的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以便于掃描系統(tǒng)讀取該轉(zhuǎn)動(dòng)角度值，并根據(jù)角度值進(jìn)行計(jì)算。

掃描系統(tǒng)設(shè)置在殼體130內(nèi)，以對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量。掃描系統(tǒng)包括激光測(cè)距裝置210、圖像獲取裝置220和控制裝置230?？刂蒲b置230與激光測(cè)距裝置210連接，且還與圖像獲取裝置220連接。激光測(cè)距裝置210用于獲取被測(cè)物體的彩色紋理信息，而圖像獲取裝置220則用于獲取被測(cè)物體的三維坐標(biāo)信息。控制裝置230用于對(duì)激光測(cè)距裝置210和圖像獲取裝置220的工作過(guò)程進(jìn)行控制，并根據(jù)獲取到的彩色紋理信息以及三維坐標(biāo)信息確定被測(cè)物體的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的測(cè)量。

上述彩色三維激光掃描儀，水平轉(zhuǎn)臺(tái)120與底座110可轉(zhuǎn)動(dòng)連接且與殼體130固定連接，因此水平驅(qū)動(dòng)裝置140直接驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)臺(tái)120進(jìn)行水平轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)殼體130的水平轉(zhuǎn)動(dòng)控制。故上述彩色三維激光掃描儀的水平轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)需其他的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)水平驅(qū)動(dòng)裝置140對(duì)彩色三維激光掃描儀的水平轉(zhuǎn)動(dòng)控制，從而減少了由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的加工精度以及安裝誤差所造成的測(cè)量影響，可以提高最終測(cè)量得到的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息的精度。

在本實(shí)施例中，激光測(cè)距裝置210包括激光發(fā)射器212、反光鏡214以及豎直驅(qū)動(dòng)裝置。其中，豎直驅(qū)動(dòng)裝置包括第二電機(jī)216和第二編碼器218。激光發(fā)射器212設(shè)置在水平轉(zhuǎn)臺(tái)120的上方且位于水平轉(zhuǎn)臺(tái)120的中心轉(zhuǎn)軸上，從而確保彩色三維激光掃描儀無(wú)論是在水平還是在豎直方向都是以激光發(fā)射器212為中心轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，激光發(fā)射器212采用高頻脈沖激光發(fā)射器，用于發(fā)出高頻脈沖激光。反光鏡214可以在第二電機(jī)216的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)激光發(fā)射器212的出射光線進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射器212在垂直方向上的掃描。第二編碼器218則用于記錄第二電機(jī)216的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

圖像獲取裝置220設(shè)置在第一殼體134內(nèi)。圖像獲取裝置220包括攝像頭222、圖像傳感器224和圖像處理模塊226。圖像傳感器224用于獲取攝像頭222獲取到的圖像信息并輸出給圖像處理模塊226進(jìn)行處理以得到被測(cè)物體的彩色紋理信息。在本實(shí)施例中，攝像頭222固定在第一殼體134上，且攝像頭222與激光發(fā)射器212位于同一水平高度。也即，攝像頭222在跟隨殼體130轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是以激光發(fā)射器212為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，從而方便后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。

控制裝置230包括電機(jī)控制模塊。電機(jī)控制模塊用于對(duì)第一電機(jī)142和第二電機(jī)216的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制?？刂蒲b置230同樣設(shè)置在第一殼體134內(nèi)。

在本實(shí)施例中，上述彩色三維激光掃描儀還包括設(shè)置在殼體130內(nèi)的電池152以及電池固定架154。電池固定架154固定在第一殼體134上。電池固定架154用于固定電池152。電池152則用于為整個(gè)彩色三維激光掃描儀提供工作動(dòng)力。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。