[实用新型]一种三维激光扫描仪

说明书

本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种利用激光测量物体获取三维信息的三维激光扫描仪。

利用信息传感器获取被测物体的立体信息是图像分析和三维计算机视觉的重要研究方向，在医学、工业、军事工程、数字电影制作等领域中有重要和广泛的实用意义，具有十分广阔的应用前景。传统的基于主动三角原理的距离图像获取系统只需要一个激光发生器和一个CCD摄像机，在使用中会出现盲区问题。国内也见到过关于三维图像扫描装置的报道，一般均是将被测物体放置在一可旋转的平台上，或是将激光探测装置安装于一沿导轨移动的小车上，在实际应用中受到一定限制。

本实用新型的目的是提供一种利用激光主动三角原理获取被测物三维数据的三维激光扫描仪，解决了传统主动三角方法所固有的盲区问题，性能稳定，精度高，操作方便。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：三维激光扫描仪由座架、可调立柱、步进电机、悬臂、激光发生器、摄像机等组成，可调立柱装设在座架上，可调立柱的上方为悬臂，悬臂上固定一转轴，悬臂通过该转轴与可调立柱连接，一可驱动转轴旋转的步进电机装设在悬臂上；悬臂的顶端装有一横杆，横杆的两端分别固定装设一摄像机，横杆的中部固定装设一激光发生器；座架上装设一手柄，手柄的前端连接一调节装置，该调节装置又与可调立柱连接。

在本实用新型三维激光扫描仪的技术方案中，包括一支撑悬臂的可调立柱，其高度可手动调节；悬臂通过步进电机的驱动，可绕座架的轴心旋转；在悬臂的顶端，激光发生器的两侧分别设置一摄像机；使用时，当由于物体的遮挡，某一摄像机不能检测到完整的激光条时，可利用另一摄像机的激光条加以补偿；被测物在测量场景中可固定不动，通过悬臂的旋转，带动整个光学装置获取被测物的三维数据。

将本三维激光扫描仪与两块电路卡及计算机组成三维图像采集与重建系统，一块电路卡是电机驱动卡，它能控制步进电机的旋转，提供自动找零位、自动归零位、控制摄像机、激光发生器等功能，并提供扫描命令；另一块电路卡为图像采集卡。计算机通过插槽中的两块电路卡来控制获取三维数据的整个过程。将本三维激光扫描仪所采集的信息输入到计算机中，经处理后即可获得高质量的三维图像。本系统在医学方面，为计算机辅助手术提供了一个高精度、可视化、可操作的三维平台，在其他领域，如数字博物馆、三维场景建模与显示、工业自动化等高科技领域中都有很强的应用开发潜力。

本实用新型测量精度高，性能稳定，可靠性好，采用两个摄像机消除了测量盲区，操作方便，制造成本低，有很高的实用价值。

下面结合附图和实施例对本实用新型加以说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中调节装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中定位架的结构示意图。

如图1所示，三维激光扫描仪的座架5底部装有万向轮，可调立柱4装设在座架上，可调立柱的上方支撑一悬臂10，悬臂通过转轴9与可调立柱4连接，一步进电机8装设在悬臂上，步进电机根据计算机的指令运转，并带动悬臂10旋转；悬臂的顶端装有一横杆15，横杆的两端分别固定装设一摄像机16，横杆的中部固定装设一激光发生器14；悬臂上装有照明灯11；座架上装设一手柄7，手柄与一调节装置连接，该调节装置的底端与可调立柱4连接。

如图2所示，本实施例的调节装置是在手柄7的前端连接一螺栓17，该螺栓是由两根反向丝扣的螺栓焊接而成，螺栓的两端各套装一调节螺母18，一相互连接的X形伸缩杆19的上两端分别固定于两调节螺母，伸缩杆19的下端呈V型，V型底端20固定于可调立柱4上。摇动手柄7时，两调节螺母18随螺栓17的旋转而相向或反向移动，伸缩杆19的上两端的距离也随之改变，由于多个相互连接的X形伸缩杆的各交叉点均为活动连接，整个伸缩杆的长短即随之变化，又由于伸缩杆的下端20与可调立柱4固定连接，因此，可调立柱的高度即可通过手柄控制。

本实施例的可调立柱4为中空，其外壁设一接点3，该接点固定连接一绳索2，该绳索通过座架顶端的滑轮1穿入可调立柱，绳索的另一端连接一悬重锤6(见图1)。悬重锤在本装置中起稳定作用。

在可调立柱的上端装设一定标架13。当系统初次运行时，或摄像机或激光器的位置发生变动后，需要对整个系统进行定标，以确定激光坐标与建立的图像坐标系间的转换参数。定标后即可取下定标架。