自平衡3d激光掃描儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種3D激光掃描儀，特別是涉及一種自平衡3D激光掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]3D激光掃描儀用來(lái)偵測(cè)并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀與外觀數(shù)據(jù)。搜集到的數(shù)據(jù)常被用來(lái)進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型。近年來(lái)，3D激光掃描技術(shù)飛速發(fā)展，業(yè)界出現(xiàn)了多種多樣的3D激光掃描儀以滿足市場(chǎng)需求。
[0003]參照?qǐng)D6、圖7，文獻(xiàn)“授權(quán)公告號(hào)是CN201420067803的中國(guó)實(shí)用新型專利”公開(kāi)了一種三維激光掃描儀，該掃描儀結(jié)構(gòu)為:外殼結(jié)構(gòu)1的內(nèi)腔安裝有主體結(jié)構(gòu)2，外殼結(jié)構(gòu)1的上端設(shè)有與主體結(jié)構(gòu)2連接的相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)3，在相機(jī)支撐結(jié)構(gòu)上安裝相機(jī)，外殼結(jié)構(gòu)1的下端設(shè)有與主體結(jié)構(gòu)2連接的下部電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)4。下部電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)4包括支撐外殼39，支撐外殼39上表面設(shè)有環(huán)形凹槽40，環(huán)形凹槽40內(nèi)側(cè)壁通過(guò)螺栓連接下光柵軸41，下光柵軸41上面通過(guò)螺栓連接下光柵編碼器42，下光柵軸41與下光柵編碼器42的外面連接有第二防塵罩43。下光柵編碼器42的外面與伺服電機(jī)的電機(jī)定子44套接，電機(jī)定子44外設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)子45，電機(jī)轉(zhuǎn)子45固定于電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼46的內(nèi)腔，電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼46的上端與主體5的下端通過(guò)螺紋連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼46與支撐外殼39之間設(shè)有第三軸承47，該第三軸承47為交叉滾子軸承，第三軸承47的上、下面分別安裝有軸承壓緊外殼48和軸承壓緊內(nèi)殼49，軸承壓緊外殼48通過(guò)螺栓固定于支撐外殼39上，軸承壓緊內(nèi)殼49通過(guò)螺栓固定于電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼46上。電機(jī)轉(zhuǎn)子外殼46的內(nèi)腔上端連接讀數(shù)頭墊塊50，讀數(shù)頭墊塊50上連接第二讀數(shù)頭51。支撐結(jié)構(gòu)39的下端連接激光對(duì)中基座52。三維激光掃描儀通過(guò)下部電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)4中的激光對(duì)中基座52采用螺紋連接固定于三角支架上，調(diào)整激光對(duì)中基座52水平調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使得三維激光掃描儀基本水平。
[0004]文獻(xiàn)公開(kāi)的3D激光掃描儀調(diào)節(jié)平衡幅度小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形下的自平衡，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靈活性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有3D激光掃描儀調(diào)節(jié)平衡幅度小的不足，本實(shí)用新型提供一種自平衡3D激光掃描儀。所述3D激光掃描儀包括固定架和穩(wěn)定器云臺(tái)。穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂、第一舵機(jī)、第二機(jī)械臂、底座、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和調(diào)節(jié)板組成。攝像頭和激光器分別安裝于固定架上，固定架用螺釘與第一舵機(jī)的舵盤(pán)相連。第一機(jī)械臂由相對(duì)的兩片第一機(jī)械臂層板用螺栓連接而成，以固定第一舵機(jī)，第一機(jī)械臂連接層板與第三舵機(jī)的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；第二機(jī)械臂由兩片第二機(jī)械臂層板用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)；調(diào)節(jié)板用螺釘與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂連接，第二舵機(jī)下端與底座相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座用于固定3D激光掃描儀。由于三個(gè)舵機(jī)的協(xié)同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大幅面掃描。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種自平衡3D激光掃描儀，其特點(diǎn)是包括固定架1和穩(wěn)定器云臺(tái)。穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂2、第一舵機(jī)3、第二機(jī)械臂4、底座5、第二舵機(jī)6、第三舵機(jī)7和調(diào)節(jié)板8組成。攝像頭9和激光器10分別安裝于固定架1上，所述攝像頭9與所述激光器10中心處于同一水平線，激光器10與固定架1的水平軸線傾斜夾角Θ安裝，固定架1用螺釘與第一舵機(jī)3的舵盤(pán)相連。第一機(jī)械臂2由兩片第一機(jī)械臂層板13、一片第一機(jī)械臂連接層板12包圍第一舵機(jī)3構(gòu)成，其中相鄰層板間膠接，相對(duì)的兩片第一機(jī)械臂層板13用螺栓連接，以固定第一舵機(jī)3，第一機(jī)械臂連接層板12與第三舵機(jī)7的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)3能夠使與之相連的固定架1在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)3D激光掃描儀在整個(gè)空間范圍內(nèi)的掃描；第二機(jī)械臂4由兩片第二機(jī)械臂層板14包圍第三舵機(jī)7，相對(duì)的第二機(jī)械臂層板14用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)7 ;調(diào)節(jié)板8用螺釘與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂15連接，調(diào)節(jié)板8的上端與兩片第二機(jī)械臂層板14膠接；第二舵機(jī)6下端與底座5相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座5用于固定3D激光掃描儀。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型3D激光掃描儀包括固定架和穩(wěn)定器云臺(tái)。穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂、第一舵機(jī)、第二機(jī)械臂、底座、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和調(diào)節(jié)板組成。攝像頭和激光器分別安裝于固定架上，固定架用螺釘與第一舵機(jī)的舵盤(pán)相連。第一機(jī)械臂由相對(duì)的兩片第一機(jī)械臂層板用螺栓連接而成，以固定第一舵機(jī)，第一機(jī)械臂連接層板與第三舵機(jī)的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；第二機(jī)械臂由兩片第二機(jī)械臂層板用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)；調(diào)節(jié)板用螺釘與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂連接，第二舵機(jī)下端與底座相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座用于固定3D激光掃描儀。由于三個(gè)舵機(jī)的協(xié)同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大幅面掃描。
[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型自平衡3D激光掃描儀的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是圖1中穩(wěn)定器云臺(tái)的三維構(gòu)造圖。
[0011]圖3是圖1中固定架的A-A剖視圖。
[0012]圖4是圖2中第一機(jī)械臂連接層板的零件圖。
[0013]圖5是圖2中調(diào)節(jié)板的零件圖。
[0014]圖6是【背景技術(shù)】三維激光掃描儀的主視圖。
[0015]圖7是【背景技術(shù)】三維激光掃描儀下部電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)主視半剖圖。
[0016]圖中，1-固定架，2-第一機(jī)械臂，3-第一舵機(jī)，4-第二機(jī)械臂，5-底座，6_第二舵機(jī)，7-第三舵機(jī)，8-調(diào)節(jié)板，9-攝像頭，10-激光器，12-第一機(jī)械臂連接層板，13-第一機(jī)械臂層板，14-第二機(jī)械臂層板，15-第二舵機(jī)舵盤(pán)臂。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例參照?qǐng)D1?5。
[0018]本實(shí)用新型自平衡3D激光掃描儀包括固定架1和穩(wěn)定器云臺(tái)。穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂2、第一舵機(jī)3、第二機(jī)械臂4、底座5、第二舵機(jī)6、第三舵機(jī)7和調(diào)節(jié)板組成。攝像頭9與激光器10安裝于固定架1，其中攝像頭9與激光器10中心處于同一水平線，相距S，激光器10傾斜安裝，與水平軸線夾角為0，固定架1用螺釘與第一舵機(jī)3的舵盤(pán)相連。第一機(jī)械臂2由兩片第一機(jī)械臂層板13、一片第一機(jī)械臂連接層板12包圍第一舵機(jī)3構(gòu)成，其中相鄰層板間膠接，相對(duì)的兩片層板第一機(jī)械臂層板13用螺栓連接，以固定第一舵機(jī)3，第一機(jī)械臂連接層板12與第三舵機(jī)7的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)3可使與之相連的固定架1在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)掃描儀在整個(gè)空間范圍內(nèi)的掃描；第二機(jī)械臂由兩片第二機(jī)械臂層板14包圍第三舵機(jī)7構(gòu)成，相對(duì)的第二機(jī)械臂層板14用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)7 ;調(diào)節(jié)板8用螺釘與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂15連接，上端與兩片第二機(jī)械臂層板14膠接，其中膠接位置可根據(jù)穩(wěn)定器云臺(tái)裝置質(zhì)量分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)整裝置重心位置，使之更加平穩(wěn)；第二舵機(jī)6下端與底座5相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座5還用于將此掃描儀固定于移動(dòng)機(jī)器人或其他物體上，此方案材質(zhì)為木質(zhì)，主要由3_層板搭建而成，由螺釘進(jìn)行連接，簡(jiǎn)單易行，也易于通過(guò)控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，實(shí)現(xiàn)固定架水平。
[0019]整個(gè)系統(tǒng)使用單片機(jī)作為主邏輯控制單元。采集信息的傳感器采用2軸陀螺儀+3軸模擬加速度傳感器模塊，傳感器輸出X、Y、Z三個(gè)方向上的加速度和三個(gè)軸的角速度電壓量，采用經(jīng)典的卡爾曼濾波算法，得到云臺(tái)的角度姿態(tài)信息。通過(guò)對(duì)合理設(shè)置PID中的比例項(xiàng)和積分項(xiàng)的系數(shù)，改變PWM信號(hào)的脈寬，進(jìn)行舵機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自平衡控制。第一舵機(jī)3負(fù)責(zé)循環(huán)掃描，通過(guò)步進(jìn)改變脈寬的方法，到達(dá)理想的控制效果，通過(guò)按鍵觸發(fā)中斷，分別啟動(dòng)第一舵機(jī)3開(kāi)始掃描及掃描方向、掃描幅度的改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自平衡3D激光掃描儀，其特征在于:包括固定架(1)和穩(wěn)定器云臺(tái)；穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂(2)、第一舵機(jī)(3)、第二機(jī)械臂(4)、底座(5)、第二舵機(jī)￠)、第三舵機(jī)(7)和調(diào)節(jié)板(8)組成；攝像頭(9)和激光器(10)分別安裝于固定架(1)上，所述攝像頭(9)與所述激光器(10)中心處于同一水平線，激光器(10)與固定架(1)的水平軸線傾斜夾角Θ安裝，固定架(1)用螺釘與第一舵機(jī)(3)的舵盤(pán)相連；第一機(jī)械臂(2)由兩片第一機(jī)械臂層板(13)、一片第一機(jī)械臂連接層板(12)包圍第一舵機(jī)(3)構(gòu)成，其中相鄰層板間膠接，相對(duì)的兩片第一機(jī)械臂層板(13)用螺栓連接，以固定第一舵機(jī)(3)，第一機(jī)械臂連接層板(12)與第三舵機(jī)(7)的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)(3)能夠使與之相連的固定架(1)在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)3D激光掃描儀在整個(gè)空間范圍內(nèi)的掃描；第二機(jī)械臂(4)由兩片第二機(jī)械臂層板(14)包圍第三舵機(jī)(7)，相對(duì)的第二機(jī)械臂層板(14)用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)(7);調(diào)節(jié)板⑶用螺釘與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂(15)連接，調(diào)節(jié)板⑶的上端與兩片第二機(jī)械臂層板(14)膠接；第二舵機(jī)(6)下端與底座(5)相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座(5)用于固定3D激光掃描儀。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自平衡3D激光掃描儀，用于解決現(xiàn)有3D激光掃描儀調(diào)節(jié)平衡幅度小的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是包括固定架和穩(wěn)定器云臺(tái)。穩(wěn)定器云臺(tái)由第一機(jī)械臂、第一舵機(jī)、第二機(jī)械臂、底座、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和調(diào)節(jié)板組成。攝像頭和激光器安裝于固定架上，固定架與第一舵機(jī)的舵盤(pán)相連。第一機(jī)械臂用于固定第一舵機(jī)，第一機(jī)械臂連接層板與第三舵機(jī)的舵盤(pán)用螺釘連接，第一舵機(jī)能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；第二機(jī)械臂用螺栓連接夾緊第三舵機(jī)；調(diào)節(jié)板與第二舵機(jī)舵盤(pán)臂連接，第二舵機(jī)下端與底座由底座層板間夾緊，底座用于固定3D激光掃描儀。由于三個(gè)舵機(jī)的協(xié)同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大幅面掃描。
【IPC分類】G01B11/24
【公開(kāi)號(hào)】CN205066710
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520355566
【發(fā)明人】劉松濤, 王謀, 董鵬飛, 易政宇, 楊宏安
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日