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彩色三维激光 扫描仪

阅读：92发布：2020-05-13

专利汇可以提供彩色三维激光扫描仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种彩色三维激光扫描仪，包括：底座，用于支撑整个彩色三维激光扫描仪；水平转台，与所述底座为可转动连接；壳体，与所述水平转台固定连接，并跟随所述水平转台的转动而转动；水平驱动装置，设置在所述壳体内并与所述水平转台连接，用于驱动所述水平转台进行水平转动，进而带动所述壳体进行水平转动；以及扫描系统，所述扫描系统设置在所述壳体内；所述扫描系统包括图像获取装置、激光测距装置和控制装置；所述控制装置分别与所述图像获取装置、所述激光测距装置连接。上述彩色三维激光扫描仪可以提高最终测量得到的彩色点云数据信息的精度。，下面是彩色三维激光扫描仪专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种彩色三维激光扫描仪，其特征在于，包括：
底座，用于支撑整个彩色三维激光扫描仪；
水平转台，设置在所述底座上，与所述底座为可转动连接；
壳体，与所述水平转台固定连接，并跟随所述水平转台的转动而转动；
水平驱动装置，设置在所述壳体内并与所述水平转台连接，用于驱动所述水平转台进行水平转动，进而带动所述壳体进行水平转动；以及
扫描系统，所述扫描系统设置在所述壳体内；所述扫描系统包括图像获取装置、激光测距装置和控制装置；所述控制装置分别与所述图像获取装置、所述激光测距装置连接；所述图像获取装置用于获取被测物体的彩色纹理信息，所述激光测距装置用于获取被测物体的三维坐标信息；所述控制装置用于对所述图像获取装置和所述激光测距装置进行控制，并根据所述彩色纹理信息和所述三维坐标信息确定所述被测物体的彩色点云数据信息；
所述壳体包括连接座、第一壳体和第二壳体；所述连接座套设在所述水平转台外部且与所述水平转台固定连接，所述连接座为板状结构，所述连接座位于所述水平转台和所述底座之间；所述第一壳体和所述第二壳体分别与所述连接座固定连接，且所述第一壳体和所述第二壳体关于所述水平转台对称设置；
所述彩色三维激光扫描仪还包括压板，所述压板设置在所述水平转台上与所述底座相对的一面，用于将所述水平转台锁定在所述压板和所述底座之间。
2.根据权利要求1所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述水平驱动装置包括第一电机和第一编码器；所述第一电机用于为所述水平转台转动提供驱动力；所述第一编码器用于记录所述第一电机的转动角度。
3.根据权利要求1所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述激光测距装置包括激光发射器，所述激光发射器设置于所述水平转台上方且设置于所述水平转台的中心转轴上。
4.根据权利要求3所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述激光发射器为高频脉冲激光发射器。
5.根据权利要求3所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述激光测距装置还包括反光镜、第二电机和第二编码器；所述第二电机用于驱动所述反光镜转动，以控制所述激光发射器发射的激光在垂直方向运动进而对被测物体进行垂直扫描；所述第二编码器用于记录所述第二电机的转动角度。
6.根据权利要求3所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述图像获取装置设置在所述第一壳体内；所述图像获取装置包括摄像头、图像传感器以及图像处理模块；所述图像传感器用于获取所述摄像头获取到的图像信息并输出给所述图像处理模块进行处理，以得到所述彩色纹理信息；所述摄像头固定于所述第一壳体上，且所述摄像头与所述激光发射器位于同一水平高度。
7.根据权利要求5所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，所述控制装置包括电机控制模块，用于对所述第一电机和所述第二电机进行控制；所述电机控制模块设置在所述第一壳体内。
8.根据权利要求1所述的彩色三维激光扫描仪，其特征在于，还包括设置在所述壳体内的电池以及电池固定架；所述电池固定架固定在所述壳体上，并用于固定所述电池；所述电池用于为所述彩色三维激光扫描仪提供工作动力。

说明书全文

彩色三维激光扫描仪

技术领域

[0001] 本发明涉及激光扫描技术领域，特别是涉及一种彩色三维激光扫描仪。

背景技术

[0002] 三维激光扫描仪是一种可以快速获取被测物体的高精度三维坐标，继而构建出高精度三维模型的测量设备。在机械制造、建筑设计、土木工程、工业检测、文化遗产保护和虚拟现实等行业领域对三维激光扫描仪有着很大的需求。彩色激光扫描仪需要进行水平和垂直方向的转动以获取被测物体的三维坐标信息。传统的彩色三维激光扫描仪需要较多的传动结构来实现扫描仪的水平转动，从而使得测量数据的精度会受到传动结构的精度和安装误差的影响，导致最终测量结果的精度较低。

发明内容

[0003] 基于此，有必要提供一种测量精度较高的彩色三维激光扫描仪。

[0004] 一种彩色三维激光扫描仪，包括：底座，用于支撑整个彩色三维激光扫描仪；水平转台，与所述底座为可转动连接；壳体，与所述水平转台固定连接，并跟随所述水平转台的转动而转动；水平驱动装置，设置在所述壳体内并与所述水平转台连接，用于驱动所述水平转台进行水平转动，进而带动所述壳体进行水平转动；以及扫描系统，所述扫描系统设置在所述壳体内；所述扫描系统包括图像获取装置、激光测距装置和控制装置；所述控制装置分别与所述图像获取装置、所述激光测距装置连接；所述图像获取装置用于获取被测物体的彩色纹理信息，所述激光测距装置用于获取被测物体的三维坐标信息；所述控制装置用于对所述图像获取装置和所述激光测距装置进行控制，并根据所述彩色纹理信息和所述三维坐标信息确定所述被测物体的彩色点云数据信息。

[0005] 在其中一个实施例中，所述水平驱动装置包括第一电机和第一编码器；所述第一电机用于为所述水平转台转动提供驱动力；所述第一编码器用于记录所述第一电机的转动角度。

[0006] 在其中一个实施例中，所述壳体包括连接座、第一壳体和第二壳体；所述连接座套设在所述水平转台外部；所述第一壳体和所述第二壳体分别与所述连接座固定连接，且所述第一壳体和所述第二壳体关于所述水平转台对称设置。

[0007] 在其中一个实施例中，所述激光测距装置包括激光发射器，所述激光发射器设置于所述水平转台上方且设置于所述水平转台的中心转轴上。

[0008] 在其中一个实施例中，所述激光发射器为高频脉冲激光发射器。

[0009] 在其中一个实施例中，所述激光测距装置还包括反光镜、第二电机和第二编码器；所述第二电机用于驱动所述反光镜转动，以控制所述激光发射器发射的激光在垂直方向运动进而对被测物体进行垂直扫描；所述第二编码器用于记录所述第二电机的转动角度。

[0010] 在其中一个实施例中，所述图像获取装置设置在所述第一壳体内；所述图像获取装置包括摄像头、图像传感器以及图像处理模块；所述图像传感器用于获取所述摄像头获取到的图像信息并输出给所述图像处理模块进行处理，以得到所述彩色纹理信息；所述摄像头固定于所述第一壳体上，且所述摄像头与所述激光发射器位于同一水平高度。

[0011] 在其中一个实施例中，所述控制装置包括电机控制模块，用于对所述第一电机和所述第二电机进行控制；所述电机控制模块设置在所述第一壳体内。

[0012] 在其中一个实施例中，还包括设置在所述壳体内的电池以及电池固定架；所述电池固定架固定在所述壳体上，并用于固定所述电池；所述电池用于为所述彩色三维激光扫描仪提供工作动力。

[0013] 上述彩色三维激光扫描仪，水平转台与底座可转动连接且与壳体固定连接，因此水平驱动装置直接驱动水平转台进行水平转动即可实现对壳体的水平转动控制。故上述彩色三维激光扫描仪的水平转动过程中无需其他的传动结构来实现水平驱动装置对彩色三维激光扫描仪的水平转动控制，从而减少了由于传动结构的加工精度以及安装误差所造成的测量影响，可以提高最终测量得到的彩色点云数据信息的精度。附图说明

[0014] 图1为一实施例中的彩色三维激光扫描仪的立体结构示意图；

[0015] 图2为图1中的彩色三维激光扫描仪的爆炸图；

[0016] 图3为图1中的彩色三维激光扫描仪的内部结构的正面示意图；

[0017] 图4为图1中的彩色三维激光扫描仪的内部结构的背面示意图。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0019] 图1为一实施例中的彩色三维激光扫描仪的立体结构示意图，图2为图1的爆炸图，图3和图4为图1的内部结构的示意图。下面结合图1～图4对本实施例中的彩色三维激光扫描仪做详细说明。该彩色三维激光扫描仪包括底座110、水平转台120、壳体130、水平驱动装置140以及扫描系统。

[0020] 底座110用于支撑整个三维激光扫描仪。在本实施例中，底座110的形状为圆形。

[0021] 水平转台120固定在底座110上，且与底座110为可转动连接。因此，水平转台110可以相对于底座110进行水平转动。在一实施例中，为确保水平转台120与底座110之间的稳固性，还设置有压板122。压板122设置在水平转台120上与底座110相对的一面，用于将水平转台120锁定在压板122和底座110之间。

[0022] 壳体130作为主体结构，用于容纳并保护彩色三维激光扫描仪内的水平驱动装置140以及扫描系统等设备。壳体130包括连接座132、第一壳体134和第二壳体136。其中，连接座132套设在水平转台120外部，且与水平转台120固定连接。第一壳体134和第二壳体136则分别与连接座132固定连接，并对称分布在水平转台120的两侧。因此，壳体130会跟随水平转台的转动而转动，从而实现扫描系统的水平扫描过程。

[0023] 水平驱动装置140设置在壳体130内，用于驱动水平转台120进行水平转动。水平驱动装置140包括第一电机142和第一编码器144。第一电机142用于为水平转台120的转动提供驱动力，第一编码器144则用于记录第一电机142的转动角度，以便于扫描系统读取该转动角度值，并根据角度值进行计算。

[0024] 扫描系统设置在壳体130内，以对被测物体进行测量。扫描系统包括激光测距装置210、图像获取装置220和控制装置230。控制装置230与激光测距装置210连接，且还与图像获取装置220连接。激光测距装置210用于获取被测物体的彩色纹理信息，而图像获取装置
220则用于获取被测物体的三维坐标信息。控制装置230用于对激光测距装置210和图像获取装置220的工作过程进行控制，并根据获取到的彩色纹理信息以及三维坐标信息确定被测物体的彩色点云数据信息，从而实现对被测物体的测量。

[0025] 上述彩色三维激光扫描仪，水平转台120与底座110可转动连接且与壳体130固定连接，因此水平驱动装置140直接驱动水平转台120进行水平转动即可实现对壳体130的水平转动控制。故上述彩色三维激光扫描仪的水平转动过程中无需其他的传动结构来实现水平驱动装置140对彩色三维激光扫描仪的水平转动控制，从而减少了由于传动结构的加工精度以及安装误差所造成的测量影响，可以提高最终测量得到的彩色点云数据信息的精度。

[0026] 在本实施例中，激光测距装置210包括激光发射器212、反光镜214以及竖直驱动装置。其中，竖直驱动装置包括第二电机216和第二编码器218。激光发射器212设置在水平转台120的上方且位于水平转台120的中心转轴上，从而确保彩色三维激光扫描仪无论是在水平还是在竖直方向都是以激光发射器212为中心转动。在本实施例中，激光发射器212采用高频脉冲激光发射器，用于发出高频脉冲激光。反光镜214可以在第二电机216的驱动下进行转动，从而对激光发射器212的出射光线进行调整，以实现激光发射器212在垂直方向上的扫描。第二编码器218则用于记录第二电机216的转动角度。

[0027] 图像获取装置220设置在第一壳体134内。图像获取装置220包括摄像头222、图像传感器224和图像处理模块226。图像传感器224用于获取摄像头222获取到的图像信息并输出给图像处理模块226进行处理以得到被测物体的彩色纹理信息。在本实施例中，摄像头222固定在第一壳体134上，且摄像头222与激光发射器212位于同一水平高度。也即，摄像头
222在跟随壳体130转动时，是以激光发射器212为转动中心，从而方便后续进行数据融合。

[0028] 控制装置230包括电机控制模块。电机控制模块用于对第一电机142和第二电机216的转动进行控制。控制装置230同样设置在第一壳体134内。

[0029] 在本实施例中，上述彩色三维激光扫描仪还包括设置在壳体130内的电池152以及电池固定架154。电池固定架154固定在第一壳体134上。电池固定架154用于固定电池152。电池152则用于为整个彩色三维激光扫描仪提供工作动力。

[0030] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0031] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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