自平衡3d激光掃描儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種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】
[0002]3D激光掃描儀用來偵測并分析現實世界中物體或環境的形狀與外觀數據。搜集到的數據常被用來進行三維重建計算，在虛擬世界中創建實際物體的數字模型。近年來，3D激光掃描技術飛速發展，業界出現了多種多樣的3D激光掃描儀以滿足市場需求。
[0003]參照圖6、圖7，文獻“授權公告號是CN201420067803的中國實用新型專利”公開了一種三維激光掃描儀，該掃描儀結構為:外殼結構1的內腔安裝有主體結構2，外殼結構1的上端設有與主體結構2連接的相機支撐結構3，在相機支撐結構上安裝相機，外殼結構1的下端設有與主體結構2連接的下部電機支撐結構4。下部電機支撐結構4包括支撐外殼39，支撐外殼39上表面設有環形凹槽40，環形凹槽40內側壁通過螺栓連接下光柵軸41，下光柵軸41上面通過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的外面與伺服電機的電機定子44套接，電機定子44外設有電機轉子45，電機轉子45固定于電機轉子外殼46的內腔，電機轉子外殼46的上端與主體5的下端通過螺紋連接，電機轉子外殼46與支撐外殼39之間設有第三軸承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和軸承壓緊內殼49，軸承壓緊外殼48通過螺栓固定于支撐外殼39上，軸承壓緊內殼49通過螺栓固定于電機轉子外殼46上。電機轉子外殼46的內腔上端連接讀數頭墊塊50，讀數頭墊塊50上連接第二讀數頭51。支撐結構39的下端連接激光對中基座52。三維激光掃描儀通過下部電機支撐結構4中的激光對中基座52采用螺紋連接固定于三角支架上，調整激光對中基座52水平調節結構使得三維激光掃描儀基本水平。
[0004]文獻公開的3D激光掃描儀調節平衡幅度小，無法實現復雜地形下的自平衡，結構復雜，靈活性差。
【發明內容】
[0005]為了克服現有3D激光掃描儀調節平衡幅度小的不足，本實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定器云臺。穩定器云臺由第一機械臂、第一舵機、第二機械臂、底座、第二舵機、第三舵機和調節板組成。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的舵盤相連。第一機械臂由相對的兩片第一機械臂層板用螺栓連接而成，以固定第一舵機，第一機械臂連接層板與第三舵機的舵盤用螺釘連接，第一舵機能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉動；第二機械臂由兩片第二機械臂層板用螺栓連接夾緊第三舵機；調節板用螺釘與第二舵機舵盤臂連接，第二舵機下端與底座相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座用于固定3D激光掃描儀。由于三個舵機的協同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉，實現大幅面掃描。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種自平衡3D激光掃描儀，其特點是包括固定架1和穩定器云臺。穩定器云臺由第一機械臂2、第一舵機3、第二機械臂4、底座5、第二舵機6、第三舵機7和調節板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3的舵盤相連。第一機械臂2由兩片第一機械臂層板13、一片第一機械臂連接層板12包圍第一舵機3構成，其中相鄰層板間膠接，相對的兩片第一機械臂層板13用螺栓連接，以固定第一舵機3，第一機械臂連接層板12與第三舵機7的舵盤用螺釘連接，第一舵機3能夠使與之相連的固定架1在水平方向勻速轉動，實現3D激光掃描儀在整個空間范圍內的掃描；第二機械臂4由兩片第二機械臂層板14包圍第三舵機7，相對的第二機械臂層板14用螺栓連接夾緊第三舵機7 ;調節板8用螺釘與第二舵機舵盤臂15連接，調節板8的上端與兩片第二機械臂層板14膠接；第二舵機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]本實用新型的有益效果是:本實用新型3D激光掃描儀包括固定架和穩定器云臺。穩定器云臺由第一機械臂、第一舵機、第二機械臂、底座、第二舵機、第三舵機和調節板組成。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的舵盤相連。第一機械臂由相對的兩片第一機械臂層板用螺栓連接而成，以固定第一舵機，第一機械臂連接層板與第三舵機的舵盤用螺釘連接，第一舵機能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉動；第二機械臂由兩片第二機械臂層板用螺栓連接夾緊第三舵機；調節板用螺釘與第二舵機舵盤臂連接，第二舵機下端與底座相接觸，由底座層板間螺栓夾緊，底座用于固定3D激光掃描儀。由于三個舵機的協同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉，實現大幅面掃描。
[0008]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作詳細說明。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型自平衡3D激光掃描儀的總體結構圖。
[0010]圖2是圖1中穩定器云臺的三維構造圖。
[0011]圖3是圖1中固定架的A-A剖視圖。
[0012]圖4是圖2中第一機械臂連接層板的零件圖。
[0013]圖5是圖2中調節板的零件圖。
[0014]圖6是【背景技術】三維激光掃描儀的主視圖。
[0015]圖7是【背景技術】三維激光掃描儀下部電機支撐結構主視半剖圖。
[0016]圖中，1-固定架，2-第一機械臂，3-第一舵機，4-第二機械臂，5-底座，6_第二舵機，7-第三舵機，8-調節板，9-攝像頭，10-激光器，12-第一機械臂連接層板，13-第一機械臂層板，14-第二機械臂層板，15-第二舵機舵盤臂。
【具體實施方式】
[0017]以下實施例參照圖1?5。
[0018]本實用新型自平衡3D激光掃描儀包括固定架1和穩定器云臺。穩定器云臺由第一機械臂2、第一舵機3、第二機械臂4、底座5、第二舵機6、第三舵機7和調節板組成。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3的舵盤相連。第一機械臂2由兩片第一機械臂層板13、一片第一機械臂連接層板12包圍第一舵機3構成，其中相鄰層板間膠接，相對的兩片層板第一機械臂層板13用螺栓連接，以固定第一舵機3，第一機械臂連接層板12與第三舵機7的舵盤用螺釘連接，第一舵機3可使與之相連的固定架1在水平方向勻速轉動，從而實現掃描儀在整個空間范圍內的掃描；第二機械臂由兩片第二機械臂層板14包圍第三舵機7構成，相對的第二機械臂層板14用螺栓連接夾緊第三舵機7 ;調節板8用螺釘與第二舵機舵盤臂15連接，上端與兩片第二機械臂層板14膠接，其中膠接位置可根據穩定器云臺裝置質量分布進行調節，以調整裝置重心位置，使之更加平穩；第二舵機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機器人或其他物體上，此方案材質為木質，主要由3_層板搭建而成，由螺釘進行連接，簡單易行，也易于通過控制舵機旋轉的角度，實現固定架水平。
[0019]整個系統使用單片機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三個方向上的加速度和三個軸的角速度電壓量，采用經典的卡爾曼濾波算法，得到云臺的角度姿態信息。通過對合理設置PID中的比例項和積分項的系數，改變PWM信號的脈寬，進行舵機控制，實現自平衡控制。第一舵機3負責循環掃描，通過步進改變脈寬的方法，到達理想的控制效果，通過按鍵觸發中斷，分別啟動第一舵機3開始掃描及掃描方向、掃描幅度的改變。
【主權項】
1.一種自平衡3D激光掃描儀，其特征在于:包括固定架(1)和穩定器云臺；穩定器云臺由第一機械臂(2)、第一舵機(3)、第二機械臂(4)、底座(5)、第二舵機￠)、第三舵機(7)和調節板(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(3)的舵盤相連；第一機械臂(2)由兩片第一機械臂層板(13)、一片第一機械臂連接層板(12)包圍第一舵機(3)構成，其中相鄰層板間膠接，相對的兩片第一機械臂層板(13)用螺栓連接，以固定第一舵機(3)，第一機械臂連接層板(12)與第三舵機(7)的舵盤用螺釘連接，第一舵機(3)能夠使與之相連的固定架(1)在水平方向勻速轉動，實現3D激光掃描儀在整個空間范圍內的掃描；第二機械臂(4)由兩片第二機械臂層板(14)包圍第三舵機(7)，相對的第二機械臂層板(14)用螺栓連接夾緊第三舵機(7);調節板⑶用螺釘與第二舵機舵盤臂(15)連接，調節板⑶的上端與兩片第二機械臂層板(14)膠接；第二舵機(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】本實用新型公開了一種自平衡3D激光掃描儀，用于解決現有3D激光掃描儀調節平衡幅度小的技術問題。技術方案是包括固定架和穩定器云臺。穩定器云臺由第一機械臂、第一舵機、第二機械臂、底座、第二舵機、第三舵機和調節板組成。攝像頭和激光器安裝于固定架上，固定架與第一舵機的舵盤相連。第一機械臂用于固定第一舵機，第一機械臂連接層板與第三舵機的舵盤用螺釘連接，第一舵機能夠使與之相連的固定架在水平方向勻速轉動；第二機械臂用螺栓連接夾緊第三舵機；調節板與第二舵機舵盤臂連接，第二舵機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。由于三個舵機的協同作用，使得3D激光掃描儀能夠360°勻速旋轉，實現大幅面掃描。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN205066710
【申請號】CN201520355566
【發明人】劉松濤, 王謀, 董鵬飛, 易政宇, 楊宏安
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年5月28日