一種三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，包括電源板、FPGA控制板、基于ARM的PDA、電機驅(qū)動板和電機。系統(tǒng)由鋰電池供電，電源板集成DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊，并向FPGA控制板、電機驅(qū)動板和電機供電；FPGA控制板集成伺服控制模塊；基于ARM的PDA集成SCAN模塊和QT模塊，LCD觸摸屏接收控制指令；電機驅(qū)動板接收FPGA控制板信號，解調(diào)控制信號，并向電機發(fā)送控制脈沖信號；電機包括俯仰軸電機和方位軸電機，負(fù)責(zé)響應(yīng)驅(qū)動器脈沖信號，并做出相應(yīng)動作；FPGA控制板與PDA通過藍(lán)牙無線通信模塊實現(xiàn)信息互連。本實用新型通過藍(lán)牙無線通信模塊和基于ARM的PDA，增加了儀器操控便捷，避免了儀器360°無限制旋轉(zhuǎn)過程中的絞線現(xiàn)象。
【專利說明】一種三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于精密測量裝置三維激光掃描儀的子系統(tǒng)，具體涉及一種掃描控制系統(tǒng)，尤其是通過基于ARM的PDA和藍(lán)牙模塊，增加了儀器操控便捷性，避免了絞線現(xiàn)象。
【背景技術(shù)】
[0002]三維激光掃描技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項新興技術(shù)，可以全天候、快速、直接、高精度地采集大范圍區(qū)域的三維信息，并建立三維數(shù)字化的測量物體模型，在逆向工程、文物保護(hù)、船舶測量、機械制造加工等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。該技術(shù)是一項涉及光學(xué)、電學(xué)、機械、控制、圖像處理以及點云數(shù)據(jù)處理程序的綜合性技術(shù)，是對多種測量技術(shù)的綜合體現(xiàn)。
[0003]國內(nèi)三維激光掃描儀的掃描控制系統(tǒng)基本采用有線方式，電機旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生絞線現(xiàn)象，對儀器造成損害。目前儀器現(xiàn)場操控中，多采用筆記本電腦操控儀器采集點云數(shù)據(jù)，這給野外測量帶了很多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種全天候、大范圍、高精度和快速的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過PDA上的觸摸屏控制儀器旋轉(zhuǎn)，對野外測量帶了便利。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型涉及一種三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其包括電源板、FPGA控制板、基于ARM的PDA、電機驅(qū)動板和電機。系統(tǒng)由30V鋰電池供電，電源板集成DC-DC轉(zhuǎn)換模塊，并向FPGA控制板配置+5V電壓、電機驅(qū)動板配置+12V電壓和電機配置+12V(俯仰軸電機)和+24V (方位軸電機)電壓；基于ARM的PDA集成SCAN模塊和QT模塊，SCAN模塊包含4種控制方式，QT模塊主要針對觸摸屏LCD編程；FPGA控制板通過藍(lán)牙模塊接收來自PDA的控制指令，并且FPGA控制板集成了伺服控制模塊，其用VHDL語言描述4種控制方式，把PDA的控制指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器能夠兼容的命令；電機驅(qū)動板接收FPGA控制板信號，解調(diào)控制信號，并向電機發(fā)送控制脈沖信號；電機選擇直流有刷力矩電機，包括俯仰軸電機和方位軸電機，負(fù)責(zé)響應(yīng)驅(qū)動器脈沖信號，并做出相應(yīng)動作。
[0007]本實用新型還可以包括這樣一些特征:
[0008]1、基于ARM的PDA與儀器本體通過藍(lán)牙無線傳輸方式完成通信。
[0009]2, PDA上集成IXD觸摸屏，用戶通過觸摸屏操控儀器采集數(shù)據(jù)，完成測量工作。
[0010]3、儀器整體采用鋰電池供電，便于野外測量。
[0011]4、電機選用直流有刷力矩電機，這種類型電機轉(zhuǎn)動力矩小，方向易控，符合儀器本體對于電機要求。
[0012]5、藍(lán)牙模塊型號選用CSR公司的BC417。
[0013]本實用新型的通信系統(tǒng)具有以下幾個特點:
[0014]1、本掃描控制系統(tǒng)采用藍(lán)牙無線通信技術(shù)，使三維激光掃描儀的操控模塊和儀器本體無線互連，有效避免絞線現(xiàn)象。
[0015]2、儀器操控模塊采用基于ARM的PDA，增加了儀器的操控便捷度，特別是野外測量時，掌上PDA帶來極大便利。
[0016]3、儀器本體轉(zhuǎn)動力矩小，因此電機選用直流有刷力矩電機，這類電機便于控制，符合三維激光掃描儀對于電機的要求。
[0017]由于本實用新型的這樣幾個特點，使三維激光掃描儀的測量安全性、操控便捷度都有了很大提高，從而使本實用新型具有很強實用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是儀器的掃描控制系統(tǒng)示意圖。
[0019]圖2是PDA組成框圖。
[0020]圖3是儀器本體掃描控制設(shè)備圖。
[0021]圖4是DC-DC電源板功能圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖所示對本實用新型做更詳細(xì)地描述:
[0023]結(jié)合圖1，儀器的掃描控制系統(tǒng)由FPGA控制板、電機驅(qū)動板、基于ARM的PDA、電機組成。電源板集成DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊，向FPGA控制板、電機驅(qū)動板和電機供電；FPGA控制板集成伺服控制模塊，并通過藍(lán)牙無線通信模塊與PDA通信；基于ARM的PDA集成SCAN模塊和QT模塊，其中SCAN模塊編寫控制模式指令，QT模塊針對LCD觸摸屏編程；電機驅(qū)動板接收FPGA控制板信號，解調(diào)控制指令，并向電機發(fā)送控制脈沖信號；電機包括俯仰軸電機和方位軸電機，負(fù)責(zé)響應(yīng)驅(qū)動器脈沖信號，并做出相應(yīng)動作。
[0024]結(jié)合圖2，基于ARM的PDA包括ARM芯片、SD卡、IXD觸摸屏以及藍(lán)牙通信模塊。ARM芯片集成SCAN模塊和QT模塊:SCAN模塊基于C語言編寫，包含復(fù)位、連續(xù)掃描、區(qū)域掃描和儀器旋轉(zhuǎn)4種操作模式；QT模塊基于VC++語言編寫，編寫人機交互界面，并針對每個功能按鈕調(diào)用相應(yīng)控制指令。SD卡用于存儲儀器工作時測量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。LCD觸摸屏是PDA操控三維激光掃描儀的載體，采用5寸電阻屏。藍(lán)牙通信模塊負(fù)責(zé)與儀器本體的無線信息傳輸。
[0025]結(jié)合圖3，儀器本體中，承擔(dān)掃描控制任務(wù)的設(shè)備包括FPGA控制板、電機驅(qū)動板、電機、測角圓光柵以及藍(lán)牙通信模塊。FPGA控制板在硬件描述語言VHDL下編寫，主要集成了伺服控制模塊，把PDA發(fā)送的控制指令轉(zhuǎn)換成電機驅(qū)動器兼容的動作命令，并實時接收測角圓光柵(方位角值和俯仰角值)的數(shù)據(jù)。方位軸圓光柵和俯仰軸圓光柵分別安裝在方位軸和俯仰軸上，并隨方位電機和俯仰電機轉(zhuǎn)動。電機驅(qū)動板由方位驅(qū)動器、俯仰驅(qū)動器以及濾波電路組成，把FPGA控制板的伺服控制命令解調(diào)為驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的脈沖命令。藍(lán)牙通信模塊負(fù)責(zé)與PDA的信息傳輸。
[0026]結(jié)合圖4，DC-DC電源板把鋰電池的+30V直流電壓轉(zhuǎn)換為+5V、+12V、+12V、+24V四路直流電壓，并分別向FPGA控制板、電機驅(qū)動板、俯仰電機、方位電機供能。鋰電池作為系統(tǒng)電源，具備易攜帶、儲能大的特點，適合野外測量工作。四路電壓集中供能可以有效節(jié)省空間，并且減少了走線，電源板附近安裝風(fēng)扇以解決散熱問題。PDA的工作電壓+3.3V，單獨集成DC-DC模塊，使一塊鋰電池可以同時為操控模塊和儀器本體供能。
【權(quán)利要求】
1.一種三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，包括電源板、FPGA控制板、基于ARM的PDA、電機驅(qū)動板和電機，電源板集成電壓轉(zhuǎn)換模塊，向FPGA控制板、電機驅(qū)動板和電機供電；FPGA控制板集成伺服控制模塊，并通過藍(lán)牙模塊與PDA通信；基于ARM的PDA集成SCAN模塊和QT模塊，從而通過LCD接收控制指令，并通過藍(lán)牙模塊與FPGA控制板通信；電機驅(qū)動板接收FPGA控制板信號,解調(diào)控制信號，并向電機發(fā)送控制脈沖信號；電機包括俯仰軸電機和方位軸電機，負(fù)責(zé)響應(yīng)驅(qū)動器脈沖信號，并做出相應(yīng)動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其特征是:基于ARM的PDA與儀器本體通過藍(lán)牙無線傳輸方式完成通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其特征是:PDA上集成LCD觸摸屏，用戶通過觸摸屏操控儀器采集數(shù)據(jù)，完成測量工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其特征是:儀器整體采用鋰電池供電，便于野外測量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其特征是:電機選用直流有刷力矩電機，這種類型電機轉(zhuǎn)動力矩小，方向易控，符合儀器本體對于電機要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維激光掃描儀用掃描控制系統(tǒng)，其特征是:藍(lán)牙模塊型號選用CSR公司的BC417。
【文檔編號】G05D3/00GK203588076SQ201320755277
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】辛金棟, 賴智華, 黃洪健, 潘勇, 曾悠兵 申請人:九江精密測試技術(shù)研究所