一种3D扫描仪及扫描校正系统

摘要

本发明公开了一种3D扫描仪及扫描校正系统，涉及3D扫描技术领域，现提出如下方案，包括壳体、与壳体固定连接的支撑杆和固定连接在支撑杆一端的放置板；驱动机构，所述驱动机构安装于壳体的内部；圆周移动机构，所述圆周移动机构安装于壳体的内部，所述圆周移动机构的一端与驱动机构相连接，所述圆周移动机构包括与支撑杆转动连接的套管和固定套设在套管一端的连动板。本发明不仅可以进行圆周扫描处理，同时可以进行高度调节且持续不间断的扫描处理，且同时进行扫描物体顶部的快速扫描处理，同时还可以通过3D扫描仪扫描校正系统对扫描后的相关数据信息进行快速分析、标记、筛选和校正处理，有效的提高了扫描物体扫描的效果和效率。

权利要求

1.一种3D扫描仪，包括壳体（1）、与壳体（1）固定连接的支撑杆（4）和固定连接在支撑杆（4）一端的放置板（5），其特征在于；

驱动机构，所述驱动机构安装于壳体（1）的内部；

圆周移动机构，所述圆周移动机构安装于壳体（1）的内部，所述圆周移动机构的一端与驱动机构相连接，所述圆周移动机构包括与支撑杆（4）转动连接的套管（6）和固定套设在套管（6）一端的连动板（7），所述驱动机构驱动套管（6）进行转动，所述套管（6）转动的同时带动连动板（7）进行同步转动；

高度调节机构，所述高度调节机构安装于连动板（7）的上方，所述高度调节机构包括与连动板（7）转动连接的往复丝杆（8）和与往复丝杆（8）螺纹连接的移动板（9），所述连动板（7）转动的同时带动往复丝杆（8）进行圆周移动；

转向机构，所述转向机构安装于往复丝杆（8）的上方，所述转向机构包括与往复丝杆（8）转动连接的连接板（18）和固定连接在连接板（18）底部的导向板（19）；

所述驱动机构包括与壳体（1）内部固定连接的驱动电机（2），所述驱动电机（2）的输出轴固定套设有第一锥齿轮（3）；

所述圆周移动机构还包括与套管（6）固定套设的第二锥齿轮（21），所述第二锥齿轮（21）的一侧与第一锥齿轮（3）啮合传动，所述连动板（7）的顶部固定连接有防护板（22），所述防护板（22）上开设有安装孔和通孔，所述往复丝杆（8）活动套设在安装孔的内部，所述放置板（5）活动套设在通孔的内部；

所述高度调节机构还包括与往复丝杆（8）固定套设的齿轮（17），所述壳体（1）的内部固定连接有固定板（23），所述固定板（23）上通过螺栓固定连接有异形齿轮环（16），所述异形齿轮环（16）的一侧与齿轮（17）啮合转动，所述防护板（22）的顶部固定连接有导向杆（15），所述移动板（9）上开设有螺纹孔和导向孔，所述往复丝杆（8）螺纹套设在螺纹孔的内部，所述导向杆（15）活动套设在导向孔的内部；

所述转向机构还包括与移动板（9）固定连接的平衡板（10），所述平衡板（10）上开设有两个活动孔，两个所述活动孔的内部活动套设有延伸杆（11），所述延伸杆（11）的一端与平衡板（10）之间固定连接有复位弹簧（14），所述延伸杆（11）活动套设在复位弹簧（14）的内部，所述延伸杆（11）的另一端固定连接有第一安装板（12），所述第一安装板（12）的底部固定连接有第二安装板（13），所述第一安装板（12）和第二安装板（13）上均固定连接有扫描探头，所述导向板（19）上开设有弧形导轨（20），所述第一安装板（12）的两侧分别固定连接有牵引杆，所述牵引杆活动套设在弧形导轨（20）的内部；

所述异形齿轮环（16）的齿牙为对角设置，两组齿牙之间为光板无齿状态，且齿轮（17）经过光板无齿处时不与异形齿轮环（16）啮合。

2.一种3D扫描仪扫描校正系统，其适用于上述根据权利要求1所述的一种3D扫描仪，其特征在于，包括扫描采集单元、数据分析单元、数据标记单元、数据校正单元和3D打印执行单元；

所述扫描采集单元用于将位于放置板（5）上的待扫描物体通过扫描探头将整体轮廓相关数据信息进行采集统计处理，并将采集后的相关数据信息集中发送给数据分析单元；

所述数据分析单元用于接收扫描采集单元发送的相关数据信息，同时对集中接收的相关数据信息进行待扫描物体特征参数的分析筛选处理，将筛选出来与待扫描物体无关的参数相关数据信息进行剔除，并将待扫描物体的轮廓特征相关数据信息发送给数据标记单元。

3.根据权利要求2所述的一种3D扫描仪扫描校正系统，其特征在于，所述数据标记单元用于接收数据分析单元发送的待扫描物体的轮廓特征相关数据信息，同时根据接收的特征相关数据信息进行位置、颜色和大小的数据标记处理，同时将标记好的相关参数信息发送给数据校正单元；

所述数据校正单元用于接收数据标记单元发送的相关标记数据信息，同时对标记的位置、颜色和大小相关参数进行自动对比分析处理，根据分析后的相关数据信息进行自动校正，校正后通过操作人员的确认点击后，将校正后的待扫描物体的位置、颜色和大小相关参数发生给3D打印执行单元；

所述3D打印执行单元用于接收数据标记单元发送的待扫描物体的位置、颜色和大小相关参数信息后进行快速打印执行命令的发出。

4.根据权利要求2所述的一种3D扫描仪扫描校正系统，其特征在于，所述扫描采集单元的输出端与数据分析单元的输入端相连接，所述数据分析单元与数据标记单元之间实现双向连接，所述数据标记单元与数据校正单元之间实现双向连接，所述数据校正单元的输出端分别与数据分析单元和3D打印执行单元的输入端相连接。

说明书

一种3D扫描仪及扫描校正系统

技术领域

[0001] 本发明涉及3D扫描技术领域，尤其涉及一种3D扫描仪及扫描校正系统。

背景技术

[0002] 扫描仪是一种计算机的图像输入设备，通过扫描输入，能将地图、照片、文本页面、美术图画、照相底片、菲林软片、标牌面板、印制样品等各种介质的图像信息转换成数字图
像，供计算机显示、编辑、处理、存储和输出，扫描仪已在建筑、测绘、军事、印刷、航天、机械
等众多领域获得了广泛，应用随着经济的迅速发展，社会的不断进步，各行各业都以不同的
速度持续向前推进，三维扫描仪作为一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环
境的形状与外观数据，搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际
物体的数字模型，这些模型在各个行业都具有相当广泛的用途，3D扫描仪作为信息读取的
关键环节，良好的读取质量为后期的工作提供了极大的便利，为企业效益的提高更是提供
了保证，3D扫描仪就是测量实物表面的三维坐标点集，得到的大量坐标点的集合称为点云，
现有的3D扫描仪扫描探头都是固定在特定位置，或者一些手持式扫描仪，扫描探头位置固
定进行扫描数据采集时，需要扫描物体实现圆周旋转，物体在圆周旋转过程中，可能会对扫
描物品的位置发生移动，进而造成扫描错误，导致数据采集的不精准，为此，我们提出了一
种3D扫描仪及扫描校正系统。

发明内容

[0003] 本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统，以解决现有技术中的上述不足之处。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0005] 一种3D扫描仪及扫描校正系统，包括壳体、与壳体固定连接的支撑杆和固定连接在支撑杆一端的放置板；

[0006] 驱动机构，所述驱动机构安装于壳体的内部；

[0007] 圆周移动机构，所述圆周移动机构安装于壳体的内部，所述圆周移动机构的一端与驱动机构相连接，所述圆周移动机构包括与支撑杆转动连接的套管和固定套设在套管一
端的连动板，所述驱动机构驱动套管进行转动，所述套管转动的同时带动连动板进行同步
转动；

[0008] 高度调节机构，所述高度调节机构安装于连动板的上方，所述高度调节机构包括与连动板转动连接的往复丝杆和与往复丝杆螺纹连接的移动板，所述连动板转动的同时带
动往复丝杆进行圆周移动；

[0009] 转向机构，所述转向机构安装于往复丝杆的上方，所述转向机构包括与往复丝杆转动连接的连接板和固定连接在连接板底部的导向板。

[0010] 进一步地，所述驱动机构包括与壳体内部固定连接的驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定套设有第一锥齿轮。

[0011] 进一步地，所述圆周移动机构还包括与套管固定套设的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的一侧与第一锥齿轮啮合传动，所述连动板的顶部固定连接有防护板，所述防护板上
开设有安装孔和通孔，所述往复丝杆活动套设在安装孔的内部，所述放置板活动套设在通
孔的内部。

[0012] 进一步地，所述高度调节机构还包括与往复丝杆固定套设的齿轮，所述壳体的内部固定连接有固定板，所述固定板上通过螺栓固定连接有异形齿轮环，所述异形齿轮环的
一侧与齿轮啮合转动，所述防护板的顶部固定连接有导向杆，所述移动板上开设有螺纹孔
和导向孔，所述往复丝杆螺纹套设在螺纹孔的内部，所述导向杆活动套设在导向孔的内部。

[0013] 进一步地，所述转向机构还包括与移动板固定连接的平衡板，所述平衡板上开设有两个活动孔，两个所述活动孔的内部活动套设有延伸杆，所述延伸杆的一端与平衡板之
间固定连接有复位弹簧，所述延伸杆活动套设在复位弹簧的内部，所述延伸杆的另一端固
定连接有第一安装板，所述第一安装板的底部固定连接有第二安装板，所述第一安装板和
第二安装板上均固定连接有扫描探头，所述导向板上开设有弧形导轨，所述第一安装板的
两侧分别固定连接有牵引杆，所述牵引杆活动套设在弧形导轨的内部。

[0014] 一种3D扫描仪扫描校正系统，其适用于上述任意一项所述的一种3D扫描仪，包括扫描采集单元、数据分析单元、数据标记单元、数据校正单元和3D打印执行单元，

[0015] 所述扫描采集单元用于将位于放置板上的待扫描物体通过扫描探头将整体轮廓相关数据信息进行采集统计处理，并将采集后的相关数据信息集中发送给数据分析单元；

[0016] 所述数据分析单元用于接收扫描采集单元发送的相关数据信息，同时对集中接收的相关数据信息进行待扫描物体特征参数的分析筛选处理，将筛选出来与待扫描物体无关
的参数相关数据信息进行剔除，并将待扫描物体的轮廓特征相关数据信息发送给数据标记
单元。

[0017] 进一步地，所述数据标记单元用于接收数据分析单元发送的待扫描物体的轮廓特征相关数据信息，同时根据接收的特征相关数据信息进行位置、颜色和大小的数据标记处
理，同时将标记好的相关参数信息发送给数据校正单元；

[0018] 所述数据校正单元用于接收数据标记单元发送的相关标记数据信息，同时对标记的位置、颜色和大小相关参数进行自动对比分析处理，根据分析后的相关数据信息进行自
动校正，校正后通过操作人员的确认点击后，将校正后的待扫描物体的位置、颜色和大小相
关参数发生给3D打印执行单元；

[0019] 所述3D打印执行单元用于接收数据标记单元发送的待扫描物体的位置、颜色和大小相关参数信息后进行快速打印执行命令的发出。

[0020] 进一步地，所述扫描采集单元的输出端与数据分析单元的输入端相连接，所述数据分析单元与数据标记单元之间实现双向连接，所述数据标记单元与数据校正单元之间实
现双向连接，所述数据校正单元的输出端分别与数据分析单元和3D打印执行单元的输入端
相连接。

[0021] 与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

[0022] 本发明通过安装驱动机构和圆周移动机构，对整体设备进行动力输出和进行圆周扫描处理，其中驱动机构通过驱动电机的启动带动第一锥齿轮的转动，第一锥齿轮的转动
带动第二锥齿轮以及套管同步进行转动，套管的转动带动连动板的圆周转动处理；

[0023] 本发明通过安装高度调节机构和转向机构，对扫描的高度进行调节处理，其中高度调节机构通过连动板的转动使齿轮和异形齿轮环啮合转动，当齿轮的转动带动往复丝杆
的转动，通过往复丝杆的转动带动移动板向上进行移动，同时通过导向板带动第一安装板
和第二安装板进行位置的转变处理；

[0024] 本发明通过3D扫描仪扫描校正系统对扫描采集的相关数据信息进行分析、标记、筛选和校正处理；

[0025] 综上所述，该设备设计新颖，操作简单，该设备不仅可以进行圆周扫描处理，同时可以进行高度调节且持续不间断的扫描处理，且同时进行扫描物体顶部的快速扫描处理，
同时还可以通过3D扫描仪扫描校正系统对扫描后的相关数据信息进行快速分析、标记、筛
选和校正处理，有效的提高了扫描物体扫描的效果和效率。

附图说明

[0026] 图1为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的整体设备俯视立体结构示意图；

[0027] 图2为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的驱动机构的仰视立体结构示意图；

[0028] 图3为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的驱动机构、圆周移动机构和高度调节机构的仰视立体结构示意图；

[0029] 图4为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的高度调节机构的俯视立体结构示意图；

[0030] 图5为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的圆周移动结构的仰视立体结构示意图；

[0031] 图6为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的支撑杆和放置板的仰视立体结构示意图；

[0032] 图7为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的异形齿轮环的仰视立体结构示意图；

[0033] 图8为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的导向板的仰视立体结构示意图；

[0034] 图9为本发明提出的一种3D扫描仪及扫描校正系统的整体系统框图。

[0035] 附图标记说明：

[0036] 1、壳体；2、驱动电机；3、第一锥齿轮；4、支撑杆；5、放置板；6、套管；7、连动板；8、往复丝杆；9、移动板；10、平衡板；11、延伸杆；12、第一安装板；13、第二安装板；14、复位弹簧；15、导向杆；16、异形齿轮环；17、齿轮；18、连接板；19、导向板；20、弧形导轨；21、第二锥齿
轮；22、防护板；23、固定板。

具体实施方式

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0039] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以
上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以
是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以
是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普
通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，下面将结合附图对
本发明作进一步的详细介绍。
实施例1

[0040] 参照图1‑8：一种3D扫描仪及扫描校正系统，包括壳体1、与壳体1固定连接的支撑杆4和固定连接在支撑杆4一端的放置板5；

[0041] 驱动机构，驱动机构安装于壳体1的内部，通过驱动机构进行整体装置的动力输出处理；

[0042] 圆周移动机构，圆周移动机构安装于壳体1的内部，圆周移动机构的一端与驱动机构相连接，圆周移动机构包括与支撑杆4转动连接的套管6和固定套设在套管6一端的连动
板7，驱动机构驱动套管6进行转动，套管6转动的同时带动连动板7进行同步转动；

[0043] 高度调节机构，高度调节机构安装于连动板7的上方，高度调节机构包括与连动板7转动连接的往复丝杆8和与往复丝杆8螺纹连接的移动板9，连动板7转动的同时带动往复
丝杆8进行圆周移动；

[0044] 转向机构，转向机构安装于往复丝杆8的上方，转向机构包括与往复丝杆8转动连接的连接板18和固定连接在连接板18底部的导向板19。

[0045] 本发明中，驱动机构包括与壳体1内部固定连接的驱动电机2，驱动电机2的输出轴固定套设有第一锥齿轮3。

[0046] 本发明中，圆周移动机构还包括与套管6固定套设的第二锥齿轮21，第二锥齿轮21的一侧与第一锥齿轮3啮合传动，连动板7的顶部固定连接有防护板22，防护板22上开设有
安装孔和通孔，往复丝杆8活动套设在安装孔的内部，放置板5活动套设在通孔的内部。

[0047] 本发明中，高度调节机构还包括与往复丝杆8固定套设的齿轮17，壳体1的内部固定连接有固定板23，固定板23上通过螺栓固定连接有异形齿轮环16，异形齿轮环16的一侧
与齿轮17啮合转动，异形齿轮环16的齿牙为对角设置，两组齿牙之间为光板无齿状态，且齿
轮17经过光板无齿处时不与异形齿轮环16啮合，防护板22的顶部固定连接有导向杆15，移
动板9上开设有螺纹孔和导向孔，往复丝杆8螺纹套设在螺纹孔的内部，导向杆15活动套设
在导向孔的内部。

[0048] 本发明中，转向机构还包括与移动板9固定连接的平衡板10，平衡板10上开设有两个活动孔，两个活动孔的内部活动套设有延伸杆11，延伸杆11的一端与平衡板10之间固定
连接有复位弹簧14，延伸杆11活动套设在复位弹簧14的内部，延伸杆11的另一端固定连接
有第一安装板12，第一安装板12的底部固定连接有第二安装板13，第一安装板12和第二安
装板13上均固定连接有扫描探头，导向板19上开设有弧形导轨20，第一安装板12的两侧分
别固定连接有牵引杆，牵引杆活动套设在弧形导轨20的内部。
实施例2

[0049] 参照图9：本实施例在实施例一的基础上提供了一种技术方案：一种3D扫描仪扫描校正系统，其适用于上述任意一项的一种3D扫描仪，包括扫描采集单元、数据分析单元、数
据标记单元、数据校正单元和3D打印执行单元，

[0050] 扫描采集单元用于将位于放置板5上的待扫描物体通过扫描探头将整体轮廓相关数据信息进行采集统计处理，并将采集后的相关数据信息集中发送给数据分析单元；

[0051] 数据分析单元用于接收扫描采集单元发送的相关数据信息，同时对集中接收的相关数据信息进行待扫描物体特征参数的分析筛选处理，将筛选出来与待扫描物体无关的参
数相关数据信息进行剔除，并将待扫描物体的轮廓特征相关数据信息发送给数据标记单
元。

[0052] 本发明中，数据标记单元用于接收数据分析单元发送的待扫描物体的轮廓特征相关数据信息，同时根据接收的特征相关数据信息进行位置、颜色和大小的数据标记处理，同
时将标记好的相关参数信息发送给数据校正单元；

[0053] 数据校正单元用于接收数据标记单元发送的相关标记数据信息，同时对标记的位置、颜色和大小相关参数进行自动对比分析处理，根据分析后的相关数据信息进行自动校
正，校正后通过操作人员的确认点击后，将校正后的待扫描物体的位置、颜色和大小相关参
数发生给3D打印执行单元，当操作人员点击校正不准确后，系统将返回到数据分析单元进
行重新分析筛选处理；

[0054] 3D打印执行单元用于接收数据标记单元发送的待扫描物体的位置、颜色和大小相关参数信息后进行快速打印执行命令的发出。

[0055] 本发明中，扫描采集单元的输出端与数据分析单元的输入端相连接，数据分析单元与数据标记单元之间实现双向连接，数据标记单元与数据校正单元之间实现双向连接，
数据校正单元的输出端分别与数据分析单元和3D打印执行单元的输入端相连接。

[0056] 工作原理：使用时，将待扫描物体平稳的放于放置板5上，当驱动电机2通电启动时通过输出轴带动第一锥齿轮3进行转动，第一锥齿轮3的转动带动第二锥齿轮21同步进行转
动，同时带动套管6进行转动，套管6的转动带动连动板7的同步转动，当连动板7的转动同步
带动往复丝杆8围绕支撑板4和放置板5进行同步圆周移动处理，当往复丝杆8进行圆周移动
时带动第一安装板12和第二安装板13同步进行圆周移动处理，通过扫描探头对待扫描物体
进行表面圆周扫描处理，当连动板7转动异形齿轮环16齿牙处时，齿轮17与异形齿轮环16啮
合，当连动板7继续转动时齿轮17与异形齿轮环16啮合转动，同时带动往复丝杆8的转动，往
复丝杆8的转动带动移动板9沿着导向杆15向上进行移动，当移动板9向上移动的同时扫描
探头对扫描物体进行倾斜向上的扫描处理，当齿轮17移动到异形齿轮环16无齿处时，齿轮
17与异形齿轮环16分离，连动板7再次旋转一周后齿轮17会与异形齿轮环16再次啮合传动，
当移动板9移动到往复丝杆8的上方后，牵引杆会移动到导向板19上的弧形导轨20中，移动
板9的持续向上移动时，牵引杆会沿着弧形导轨20继续进行弧形移动处理，同时会带动延长
杆11向外进行延伸，并通过第二安装板13下的扫描探头对扫描物体的顶部进行扫描数据采
集处理，当移动板9移动到往复丝杆8的顶部螺纹后，移动板9向下进行移动，同时通过复位
弹簧14将延伸杆11进行复位拉扯，使第一移动板12和第二移动板13同步复位。

[0057] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。