本實(shí)用新型涉及一種三維測(cè)量裝置，尤其是涉及一種多層螺旋式三維掃描裝置。

背景技術(shù)：

已有的螺旋式三維掃描裝置，一般是利用旋轉(zhuǎn)探頭的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)通過(guò)其下方的物體進(jìn)行掃描，從而獲取三維形狀的工作方式。其中，探頭上安裝有可以測(cè)量距離的非接觸式精密位移傳感器。這種方式在探頭旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，如果定義工件的行進(jìn)方向X，高度方向Z，以及同XZ平面垂直的方向定義為Y，則在被掃描平面XY內(nèi)探頭的掃描軌跡為不斷重復(fù)的圓形。此時(shí)，如果位移傳感器的采樣間隔恒定，則掃描軌跡和位置如圖1所示。

此時(shí)，測(cè)量對(duì)象沿著X方向行進(jìn)時(shí)，在測(cè)量對(duì)象上實(shí)際呈現(xiàn)出的掃描軌跡如圖2所示?？梢钥闯觯琘軸越靠近外側(cè)掃描點(diǎn)的間距越窄，掃描密度越高。這種掃描間隔的不一致性對(duì)三維掃描結(jié)果會(huì)產(chǎn)生直接影響。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證Y軸方向掃描密度的一致性，往往要求測(cè)量對(duì)象在Y方向上的寬度應(yīng)小于圓形掃描軌跡的半徑約為中心角60度。因此，已有的螺旋式三維掃描裝置在實(shí)際應(yīng)用中，探頭旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，只有三分之一的掃描范圍為實(shí)際有效掃描范圍，導(dǎo)致掃描效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，而提供一種多層螺旋式三維掃描裝置。

本實(shí)用新型的一種多層螺旋式三維掃描裝置，所述多層螺旋式三維掃描裝置包括計(jì)算機(jī)組件、檢測(cè)組件、被測(cè)量對(duì)象；所述檢測(cè)組件通過(guò)數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)組件連接；所述檢測(cè)組件包括安裝支架、電機(jī)、中心軸、從動(dòng)帶輪、從動(dòng)軸、載物臺(tái)、傳送帶、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、位移傳感器、滑輪、旋轉(zhuǎn)信息傳感器；所述安裝支架的上方安裝有電機(jī)，所述電機(jī)的輸出軸上安裝主動(dòng)帶輪，所述主動(dòng)帶輪通過(guò)傳送帶和中心軸連接，所述中心軸上安裝有滑輪，所述滑輪和從動(dòng)帶輪通過(guò)傳送帶連接，所述從動(dòng)帶輪安裝在從動(dòng)軸上，所述從動(dòng)軸的下端安裝有載物臺(tái)，所述載物臺(tái)放置有被測(cè)量對(duì)象，所述中心軸最下端安裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有位移傳感器；所述安裝支架的下表面安裝有旋轉(zhuǎn)信息傳感器。

進(jìn)一步，所述載物臺(tái)為片狀圓形，采用透明材質(zhì)制成。

進(jìn)一步，所述載物臺(tái)的數(shù)量為2-5個(gè)，且載物臺(tái)的中心到中心軸的中心的距離相同。

進(jìn)一步，每個(gè)所述的載物臺(tái)的安裝高度各不相同，載物臺(tái)之間的高度不小于被測(cè)量對(duì)象的高度。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)、從動(dòng)帶輪、從動(dòng)軸、中心軸、載物臺(tái)均由單一電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

本實(shí)用新型的有益效果是：1、結(jié)構(gòu)合理，各層載物臺(tái)的獨(dú)立掃描范圍，雖然是使用同一個(gè)傳感器，卻只占用圓周上不同的區(qū)域，故即使各層載物臺(tái)的被測(cè)量對(duì)象同時(shí)通過(guò)該區(qū)域也不會(huì)互相影響。因此，本裝置大大提高了傳感器掃描范圍的空間利用率，從而提高了整個(gè)裝置的掃描效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)的掃描軌跡結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的現(xiàn)有技術(shù)的掃描軌跡結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型的檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型的檢測(cè)組件左視圖。

圖6為本實(shí)用新型的多層掃描范圍示意圖。

圖7為本實(shí)用新型的中央探頭下方擴(kuò)大圖。

圖中：計(jì)算機(jī)組件1、檢測(cè)組件2、被測(cè)量對(duì)象3、安裝支架4、電機(jī)5、中心軸6、從動(dòng)帶輪7、從動(dòng)軸8、載物臺(tái)9、傳送帶10、旋轉(zhuǎn)臺(tái)11、位移傳感器12、滑輪13、旋轉(zhuǎn)信息傳感器14、主動(dòng)帶輪15、右上方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍16、左上方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍、下方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍18、探頭掃描軌跡19。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

本實(shí)用新型的一種多層螺旋式三維掃描裝置主要由計(jì)算機(jī)組件1、檢測(cè)組件2、被測(cè)量對(duì)象3、安裝支架4、電機(jī)5、中心軸6、從動(dòng)帶輪7、從動(dòng)軸8、載物臺(tái)9、傳送帶10、旋轉(zhuǎn)臺(tái) 11、位移傳感器12、滑輪13、旋轉(zhuǎn)信息傳感器14、主動(dòng)帶輪15組成。

所述多層螺旋式三維掃描裝置包括計(jì)算機(jī)組件1、檢測(cè)組件2、被測(cè)量對(duì)象3；所述檢測(cè)組件2通過(guò)數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)組件1連接；所述檢測(cè)組件2包括安裝支架4、電機(jī)5、中心軸6、從動(dòng)帶輪7、從動(dòng)軸8、載物臺(tái)9、傳送帶10、旋轉(zhuǎn)臺(tái)11、位移傳感器12、滑輪13、旋轉(zhuǎn)信息傳感器14；所述安裝支架4的上方安裝有電機(jī)5，所述電機(jī)5的輸出軸上安裝主動(dòng)帶輪15，所述主動(dòng)帶輪15通過(guò)傳送帶10和中心軸6連接，所述中心軸6上安裝有滑輪13，所述滑輪 13和從動(dòng)帶輪7通過(guò)傳送帶10連接，所述從動(dòng)帶輪7安裝在從動(dòng)軸8上，所述從動(dòng)軸8的下端安裝有載物臺(tái)9，所述載物臺(tái)9放置有被測(cè)量對(duì)象3，所述中心軸6最下端安裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái) 11，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)11上安裝有位移傳感器12；所述安裝支架4的下表面安裝有旋轉(zhuǎn)信息傳感器14。所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)11、從動(dòng)帶輪7、從動(dòng)軸8、中心軸6、載物臺(tái)9均由單一電機(jī)5驅(qū)動(dòng)。

所述載物臺(tái)9為片狀圓形，采用透明材質(zhì)制成。所述載物臺(tái)9的數(shù)量為3個(gè)，且載物臺(tái) 9的中心到中心軸6的中心的距離相同。

每個(gè)所述的載物臺(tái)9的安裝高度各不相同，載物臺(tái)9之間的高度不小于被測(cè)量對(duì)象3的高度。

本實(shí)用新型的一種多層螺旋式三維掃描裝置，以一個(gè)位移傳感器12為中心,多個(gè)透明載物臺(tái)9圍繞在其同心圓等角度間距半徑位置，通過(guò)不同高度構(gòu)成層疊結(jié)構(gòu),使每個(gè)透明載物臺(tái) 9上的被測(cè)量對(duì)象3都可以通過(guò)位移傳感器12下方的同一圓筒形掃描區(qū)域。上述位移傳感器 12、多個(gè)透明載物臺(tái)9均在同一個(gè)電機(jī)5的驅(qū)動(dòng)力下，通過(guò)傳送帶10連接進(jìn)行旋轉(zhuǎn),具有同步運(yùn)動(dòng)特性。位移傳感器12在一個(gè)圓形的圓周上掃描時(shí)，多層載物臺(tái)9上的被測(cè)量對(duì)象3只通過(guò)該圓周上互相獨(dú)立的固定圓弧部分，可以多層同時(shí)掃描而不會(huì)互相影響。本裝置通過(guò)這種層疊構(gòu)造，有效提高了掃描的效率。

本測(cè)量裝置主要由計(jì)算機(jī)組件1和檢測(cè)組件2構(gòu)成。一個(gè)或多個(gè)非接觸位移傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)11下方半徑方向，滑環(huán)安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)11中央、用于連接旋轉(zhuǎn)臺(tái)11和安裝支架4，以及用于將位移傳感器12導(dǎo)線導(dǎo)出到裝置外部和計(jì)算機(jī)組件1相連。旋轉(zhuǎn)信息傳感器14安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)11和安裝支架4之間，用于采集旋轉(zhuǎn)臺(tái)11相對(duì)于安裝支架4的旋轉(zhuǎn)信息。計(jì)算機(jī)組件1控制電機(jī)5旋轉(zhuǎn)，同時(shí)采集檢測(cè)組件2上位移傳感器的信息和旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)信息，通過(guò)計(jì)算，生成各層中測(cè)量對(duì)象的三維形狀信息。

圖6、7為探頭掃描軌跡和被測(cè)對(duì)象通過(guò)范圍的示意圖。

右上方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍16、左上方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍、下方載物臺(tái)被測(cè)対象的通過(guò)范圍18為各層的獨(dú)立掃描范圍，雖然是使用同一個(gè)探頭，卻只占用圓周上不同的區(qū)域，故即使各層的工件同時(shí)通過(guò)該區(qū)域也不會(huì)互相影響。因此，本裝置大大提高了探頭掃描范圍的空間利用率，從而提高了整個(gè)裝置的掃描效率。

各層載物臺(tái)的獨(dú)立掃描范圍，雖然是使用同一個(gè)傳感器，卻只占用圓周上不同的區(qū)域，故即使各層載物臺(tái)的被測(cè)量對(duì)象同時(shí)通過(guò)該區(qū)域也不會(huì)互相影響。因此，本裝置大大提高了傳感器掃描范圍的空間利用率，從而提高了整個(gè)裝置的掃描效率。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。