三维扫描采集装置的制作方法

1.本技术涉及精密光学测量设备领域，具体涉及一种三维扫描采集装置。


背景技术：

2.随着计算机辅助设计和机械自动化的快速发展，制鞋业由传统的手工业向自动化生产方向变革，对足部尺寸信息的测量，也由人工测量转向自动化扫描测量。在整个鞋类自动化设计制造流程中，使用三维足部扫描仪获取人的足部三维信息是至关重要的一环，只有准确且快速地获取到足部的三维数据，才能准确地得到足部的各项特征及参数，制作出来的鞋也会更加适合使用者。
3.市场上存在的基于激光的三维足部扫描仪，基于人足的形状特征，为了达到足够的三维测量精度并获取完整的曲面，现有技术中的此类扫描仪需要使用若干固定式的相机和激光线发射器，整体的自由度及灵活性较差，难以更为精确完整地获取人体的足部曲面，功能实用性较低，而且，通常采用1394接口，安装调试较复杂，并且数据处理速度较慢，可靠性差。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种三维扫描采集装置，以解决现有技术中三维足部扫描仪存在的数据处理速度低以及扫描过程中的自由度与灵活性较差，难以更为精确完整地获取人体的足部曲面，功能实用性较低的技术问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种三维扫描采集装置。
6.该三维扫描采集装置包括移动框架、基座、gige vision相机、激光器、pc机、运动控制卡和电机，其中：所述移动框架可移动地设置在所述基座上，所述gige vision相机上设有滤光片，并且所述gige vision相机和所述激光器分别设置在所述移动框架上，所述gigevision相机和所述激光器分别连接所述运动控制卡，并且所述gige vision相机和所述激光器均通过网卡连接所述pc机；所述gige vision相机(3)在对应与所述移动框架(1)的安装位置处之间装配设有多自由度调整组件。
7.作为本实用新型的进一步方案，所述基座的底部设有导轨，所述移动框架上设有滑块，所述导轨与所述滑块相匹配。
8.作为本实用新型的进一步方案，所述移动框架包括左支架、右支架和底部支架，所述左支架、右支架和底部支架均呈“t”型结构，所述左支架和所述右支架分别竖直设置在所述导轨的两侧，并且所述左支架和所述右支架分别连接所述底部支架。
9.作为本实用新型的进一步方案，所述gige vision相机包括第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机，其中第一相机和第二相机分别设置在所述左支架顶部的两端，第三相机和第四相机分别设置在所述右支架顶部的两端，所述第五相机设置在所述底部支架上。
10.作为本实用新型的进一步方案，所述激光器通过继电器电连接所述运动控制卡。
11.作为本实用新型的进一步方案，所述运动控制卡通过驱动器连接所述电机。
12.作为本实用新型的进一步方案，所述激光器包括第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，其中第一激光器设置在所述左支架上，并且位于所述第一相机和第二相机之间，第二激光器设置在所述右支架上，并且位于所述第三相机和第四相机之间，第三激光器和第四激光器分别对称设置在所述左支架和右支架上。
13.作为本实用新型的进一步方案，所述gige vision相机的镜筒中心轴与其所在移动框架之间的夹角为35～45度；所述激光器的激光发射轴与其所在移动框架之间的角度为35～45度。
14.作为本实用新型的进一步方案，所述多自由度调整组件包括定位底座。
15.所述定位底座固接于所述gige vision相机对应所述移动框架的安装位置处，所述定位底座的顶部设有开口向上的第一弧面槽，且所述定位底座的顶部设有与所述第一弧面槽的底弧面之间可贴合移动式配合的第一调角偏心辊；所述第一调角偏心辊的顶部设有开口向上的第二弧面槽，且所述第一调角偏心辊的顶部设有与所述第二弧面槽的底弧面之间可贴合移动式配合的第二调角偏心辊，所述第一调角偏心辊与所述第二调角偏心辊之间的可移动方向相垂直。
16.所述第二调角偏心辊的顶部平面转动设有水平调角转台，所述水平调角转台传动固接装配有第一调角马达的基础部，所述第一调角马达的动力部穿过所述水平调角转台的中心位置，且所述第一调角马达的动力部与所述第二调角偏心之间传动固接相连。
17.第一调角马达的基础部顶端还固接装配有电机推杆的基础部，所述电机推杆的动力部固接有安装座，所述安装座的内侧设有横向设置的第二调角马达，所述第二调角马达的动力部与所述安装座侧壁之间传动装配固接，所述gige vision相机装配固接于所述第二调角马达的基础部。
18.作为本实用新型的进一步方案，所述第一调角偏心辊的侧壁与所述第一弧面槽的侧壁之间具有预定摩擦阻尼，所述第二调角偏心辊的侧壁与所述第二弧面槽的侧壁之间具有预定摩擦阻尼；所述第一调角偏心辊的侧壁固接有延伸穿过所述第一弧面槽侧壁的第一调角摇杆，所述第二调角偏心辊的侧壁固接有延伸穿过所述第二弧面槽侧壁的第二调角摇杆；所述定位底座在所述第一调角摇杆的对向侧壁以及所述第一调角偏心辊在所述第二调角摇杆的对向侧壁均固接有定位板，固接于所述定位底座的定位板开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第一调角偏心辊的侧壁之间相对应，固接于所述第一调角偏心辊的定位板开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与所述第二调角偏心辊的侧壁之间相对应，且所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔均螺合设有顶压螺栓件，所述顶压螺栓件均装配有顶压螺栓摇杆。
19.所述运动控制卡通过驱动器分别与所述第一调角马达、所述所述电机推杆和所述第二调角马达之间通过电路相连。
20.在本技术实施例中，采用gige vision相机的方式，并且gige vision相机上设有滤光片，然后将gige vision相机和激光器分别连接运动控制卡，gige vision相机和激光器均通过网卡连接到pc机上，提升了数据处理的速度；同时借助多自由度调整组件解决了扫描过程中的自由度与灵活性较差，难以更为精确完整地获取人体的足部曲面，功能实用性较低的技术问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
22.图1是本技术实施例1中三维扫描采集装置的俯视图。
23.图2是本技术实施例1中三维扫描采集装置的主视图。
24.图3是本技术实施例1中三维扫描采集装置的逻辑结构图。
25.图4是本技术实施例2中gige vision相机及其多自由度调整组件的轴测结构图之一。
26.图5是本技术实施例2中多自由度调整组件的轴测结构图之二。
27.图6是本技术实施例2中多自由度调整组件的轴测结构图之三。
28.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
29.1、移动框架；2、基座；3、gige vision相机；4、激光器；5、pc机；6、网卡；7、运动控制卡；8、继电器；9、驱动器；10、限位开关；11、电机；12、定位底座；13、第一调角偏心辊；14、第一调角摇杆；15、第二调角偏心辊；16、第二调角摇杆；17、定位板；18、顶压螺栓摇杆；19、水平调角转台；20、第一调角马达；21、电机推杆；22、安装座；23、第二调角马达。
具体实施方式
30.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.本说明书所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
32.实施例1
33.如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种三维扫描采集装置，包括移动框架1、基座2、gige vision相机3、激光器4、pc机5、运动控制卡7和电机11，其中：移动框架1可移动地设置在基座2上，gige vision相机3上设有滤光片，并且gige vision相机3和激光器4分别设置在移动框架1上，gige vision相机3和激光器4分别连接运动控制卡7，并且gigevision相机3和激光器4均通过网卡6连接pc机5。
34.上述实施例中，gige vision相机3采用gige vision协议，gige vision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准，具有数据传输速率高、传输距离远等特点，并且gige vision相机能够采集到高清图像数据并实现图像的快速传输，此外，滤光片的设置使得三维扫描采集装置工作时不需要避光测量，滤光片能够过滤掉非激光器4发出的光线，还能够去除噪音的影响，增加数据处理速度。运动控制卡7是一种基于pc机5，用于控制移动
框架1按设定的运动路径往返运动，同时能够控制gige vision相机3的拍摄及激光器4的开关，gige vision相机3和激光器4分别设置在移动框架1上，由于移动框架1设置在基座2上并且能够在基座2上做往复直线运动，因此gige vision相机3和激光器4可随移动框架1一起移动。同时，由于gige vision相机3和激光器4分别连接运动控制卡7并通过网卡6连接在pc机5上，因此gige vision相机3和激光器4均通过网卡6将数据汇集到一起，从而得到足部各个角度的图像，进而处理成足部的三维模型，由于gige vision相机3采用gige vision协议，数据处理速度快且稳定，因此提升了整个三维扫描采集装置的数据处理速度。
35.可选地，基座2的底部设有导轨，移动框架1上设有滑块，导轨与滑块相匹配。基座2的底部安装有导轨，移动框架1固定在滑块上，滑块与导轨相互配合，因此移动框架1可通过滑块在基座2上进行往复直线运动。此外，基座2的顶部安装有玻璃，人足部置于玻璃上，即可进行三维扫描。
36.可选地，导轨的两侧设有发光条，发光条设置在基座2上，具体为设置在导轨的两侧，发光条的设置使得三维扫描采集装置的内部变光亮，方便测量者将脚放置在测量框内，人性化的设置增加了三维扫描采集装置的实用性。
37.优选地，移动框架1包括左支架、右支架和底部支架，左支架、右支架和底部支架均呈“t”型结构，左支架和右支架分别竖直设置在导轨的两侧，并且左支架和右支架分别连接底部支架。“t”型结构的左支架、右支架和底部支架组合形成移动框架1，左支架和右支架分别竖直设置在导轨的两侧，两者相对设置，底部支架水平设置，并且底部支架分别连接左支架和右支架。如图1和图2所示，“t”型结构的左支架、右支架和底部支架组形成移动框架1，结构简单，并且gige vision相机3和激光器4分别分布在上述左支架、右支架和底部支架上，能够从不同的角度捕获足部数据及图像，简单实用，提高了三维扫描采集装置的精确性。
38.如图2所示，gige vision相机3包括第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机，其中第一相机和第二相机分别设置在左支架顶部的两端，第三相机和第四相机分别设置在右支架顶部的两端，第五相机设置在底部支架上。由于左支架和右支架相对设置，因此第一相机、第二相机、第三相机和第四相机分布在同一平面上，并且分布在同一平面的四个交叉角，第五相机位于上述四个相机的底部，第五相机与其余四个相机位于不同的平面，因此第一相机、第二相机、第三相机、第四相机和第五相机的设置能够从不同的角度或维度获取并采集足部数据，增加了足部三维数据的完整性及精确性。
39.如图3所示，激光器4通过继电器8连接运动控制卡7，激光器4连接继电器8，继电器8连接运动控制卡7，并且运动控制卡7与限位开关10连接，运动控制卡7的设置可以控制激光器4的开关。
40.进一步的，运动控制卡7通过驱动器9连接电机11，由于运动控制卡7与电机11连接，因而移动框架1能够按照设定的轨迹进行往复直线运动。
41.优选地，激光器4包括第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，其中第一激光器设置在左支架上，并且位于第一相机和第二相机之间，第二激光器设置在右支架上，并且位于第三相机和第四相机之间，第三激光器和第四激光器分别对称设置在左支架和右支架上。如图2所示，第一激光器和第二激光器分别分布在左支架和右支架的水平架上，并且第一激光器设置在第一相机和第二相机中间，第二激光器设置在第三相机和第四
相机中间，第一激光器和第二激光器位于同一水平面内，第三激光器和第四激光器分别安装在左支架和右支架的竖直架上，第三激光器和第四激光器位于同一竖直面内，激光器4的布局能够有效对足部进行数据采集，增强了三维扫描采集装置数据采集的完整性。
42.可选地，激光器为650nm线性激光器，具有较好的波长稳定性，从而提高了三维扫描采集装置的稳定性。
43.优选地，gige vision相机3的镜筒中心轴与其所在移动框架1之间的夹角为35～45度，激光器4的激光发射轴与其所在移动框架1之间的角度为35～45度。当gige vision相机3的镜筒中心轴与其所在移动框架1之间的夹角为35～45度，以及激光器4的激光发射轴与其所在移动框架1之间的角度为35～45度时，能够达到对足部三维数据的有效采集，提高了三维扫描采集装置的精确度。
44.该装置工作原理如下所述：人脚置于基座的玻璃上，通过驱动器带动移动框架运动，激光器发射激光照射到足部，足部反射的光线进一步被gige vision相机采集，所有数据及图像通过网卡传输到pc机，经过处理，生成足部三维模型。
45.从以上的描述中，可以看出，本实施例实现了如下技术效果：该三维扫描采集装置结构简单，能够快速且精确地获取人足部数据，方便使用，并且成本低，可推广使用。
46.实施例2
47.在实施例2中，对于与实施例1中相同的结构，给予相同的符号，省略相同的说明，实施例2在实施例1的基础上做出了改进，如图4至图6所示，gige vision相机3在对应与移动框架1的安装位置处均固接有定位底座12，定位底座12的顶部设有一开口向上的第一弧面槽，且定位底座12的顶部设有与第一弧面槽的底弧面之间可贴合移动式配合的第一调角偏心辊13，第一调角偏心辊13的侧壁与第一弧面槽的侧壁之间具有预定摩擦阻尼；第一调角偏心辊13的顶部设有一开口向上的第二弧面槽，且第一调角偏心辊13的顶部设有与第二弧面槽的底弧面之间可贴合移动式配合的第二调角偏心辊15，第一调角偏心辊13与第二调角偏心辊15之间的可移动方向相互垂直，第二调角偏心辊15的侧壁与第二弧面槽的侧壁之间具有预定摩擦阻尼；用以实现可手动调整第一调角偏心辊13与第二调角偏心辊15的对应角度，同时可借助摩擦阻尼在调整后保持定位，以此实现更为适配不同的扫描场景需求，提升了功能性。
48.优选的是，第一调角偏心辊13的侧壁固接有延伸穿过第一弧面槽侧壁的第一调角摇杆14，第二调角偏心辊15的侧壁固接有延伸穿过第二弧面槽侧壁的第二调角摇杆16，用以借助第一调角摇杆14辅助调整第一调角偏心辊13的对应角度，同时借助第二调角摇杆16辅助调整第二调角偏心辊15的对应角度，以此提升了结构的调控便利性及其实用性。
49.更为优选地，定位底座12在第一调角摇杆14的对向侧壁以及第一调角偏心辊13在第二调角摇杆16的对向侧壁均固接有定位板17，其中，固接于定位底座12的定位板17开设有第一螺纹孔，第一螺纹孔与第一调角偏心辊13的侧壁之间相对应，固接于第一调角偏心辊13的定位板17开设有第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二调角偏心辊15的侧壁之间相对应，且第一螺纹孔和第二螺纹孔均螺合设有顶压螺栓件，顶压螺栓件均装配有顶压螺栓摇杆18，用以以此借助顶压螺栓摇杆18调整顶压螺栓件旋转，使得顶压螺栓件分别经第一螺纹孔和第二螺纹孔螺旋顶进，进而分别顶压第一调角偏心辊13和第二调角偏心辊15实现角度调整后固定。
50.第二调角偏心辊15的顶部平面转动设有水平调角转台19，水平调角转台19传动固接装配有第一调角马达20的基础部，第一调角马达20的动力部穿过水平调角转台19的中心位置，且第一调角马达20的动力部与第二调角偏心辊15传动固接相连，用以能够通过第一调角马达20进一步实现角度调整，同时在第一调角马达20的基础部旋转时可带动水平调角转台19同步旋转，以此可借助水平调角转台19实现记录调整角度。
51.具体地，第一调角偏心辊13、第二调角偏心辊15以及水平调角转台19均设有调整角度刻度线，以此可实现调整角度的记录。
52.第一调角马达20的基础部顶端还固接装配有电机推杆21的基础部，用以通过电机推杆21的动力部伸缩调整gige vision相机3的竖向高度。
53.电机推杆21的动力部固接有安装座22，安装座22的内侧设有横向设置的第二调角马达23，第二调角马达23的动力部与安装座22侧壁之间传动装配固接，gige vision相机3装配固接于第二调角马达23的基础部，用以借助第二调角马达23实现单独调整gige vision相机3的俯仰角度，以此有效适配gige vision相机3在调整竖向高度后的采集角度。
54.需要说明的是，运动控制卡7通过驱动器9分别与第一调角马达20、电机推杆21和第二调角马达23之间通过电路相连，用以以此实现适配不同的自动扫描场景需求，提升了功能适用性及自动化程度。
55.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。