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CN107860335A - 一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪 - Google Patents

一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪，其特征在于：三维激光扫描仪包括立轴驱动机构和横轴俯仰机构，立轴驱动机构包括第一步进电机、立轴、第一电机支架、基台、立轴轴承、基台法兰、法兰支柱以及第一联轴器，横轴俯仰机构包括第二电机支架、第二步进电机、第二联轴器、横轴轴承、测距头安装支架、横轴以及立轴法兰。本发明的三维激光扫描仪能够保证立轴与水平面的垂直度，实现同时进行横轴俯仰运动与立轴旋转运动，实现自动测量，并且能够保证测量精确性。

Description

一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪
技术领域
本发明涉及一种三维激光扫描仪，具体涉及一种能够应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪。
背景技术
目前建筑行业实测实量一般要求2~3人以上协同作业，测量人员一般为建筑专业出身并且经实测实量培训后持证上岗；测量过程复杂，需要携带激光测距仪、激光标线仪、水准尺等十几种工具；测量时间长，一般一套100平米的房屋需要测量40分钟，加上后期数据分析整理，整个房屋的实测实量总共需要超过一个小时的时间；尽管人力资源消耗严重但结果却不尽人意，以墙面平整度测量举例，宽度大于3m的墙面靠3尺，小于3m的墙面靠2尺，每次取一个值，以这种方式判断出整个墙面的平整度，可以看出精度非常低下。
三维激光扫描技术是用三维激光扫描仪获取目标物表面各点的空间坐标，然后由获取的测量数据构造出目标物的三维模型的一种全自动测量技术，可用于变形监测、工程测量、地形测量、古建筑和文物保护、断面和体积测量等领域，具有不需要合作目标、高精度、高密度、高效率、全数字特征等优点。三维激光扫描技术可以真实描述扫描对象的整体结构及形态特性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪，从而克服现有技术的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪，其特征在于：三维激光扫描仪包括立轴驱动机构和横轴俯仰机构，立轴驱动机构包括第一步进电机、立轴、第一电机支架、基台、立轴轴承、基台法兰、法兰支柱以及第一联轴器，横轴俯仰机构包括第二电机支架、第二步进电机、第二联轴器、横轴轴承、测距头安装支架、横轴以及立轴法兰。
优选地，上述技术方案中，第一电机支架置于基台上，第一联轴器与第一步进电机相连，立轴通过立轴轴承与第一联轴器相连，基台法兰通过法兰支柱与基台连接。
优选地，上述技术方案中，第二电机支架有多个，第二步进电机有多个。
优选地，上述技术方案中，横轴通过第二联轴器与第二步进电机相连，测距头安装支架与横轴固定连接。
优选地，上述技术方案中，固定立轴是双轴承固定立轴，双轴承固定立轴安装在法兰支柱和基台法兰上。
优选地，上述技术方案中，立轴旋转机构由第一步进电机提供动力，第一步进电机通过第一联轴器带动立轴旋转。
优选地，上述技术方案中，横轴俯仰机构通过立轴法兰与立轴旋转机构连接，横轴俯仰机构与立轴共同旋转。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、在法兰支柱和基台法兰上安装双轴承固定立轴，保证立轴与水平面的垂直度；2、立轴旋转机构由步进电机提供动力，通过联轴器带动立轴旋转，横轴俯仰机构通过立轴法兰与立轴旋转机构连接，与立轴共同旋转，实现了同时进行横轴俯仰运动与立轴旋转运动；3、横轴旋转机构通过三组步进电机、联轴器、横轴、双轴承的组合实现测距头安装支架的俯仰运动，双轴承保证旋转的精确性。
附图说明
图1是根据本发明的立轴旋转机构的示意图。
图2是根据本发明的横轴俯仰机构的示意图。
图3是根据本发明的实测实量三维激光扫描仪结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明的立轴旋转机构的示意图，如图所示，立轴旋转结构包括第一步进电机104、立轴108、第一电机支架102、基台103、立轴轴承107、基台法兰106、法兰支柱105以及第一联轴器101。第一电机支架102置于基台103上，第一电机支架102与基台103可拆卸连接，可拆卸连接方式可以是本领域公知的任何方式，第一联轴器101与第一步进电机104相连，使得第一步进电机104能够驱动第一联轴器101，从而使得第一联轴器101能够驱动立轴108旋转，立轴108通过立轴轴承107与第一联轴器101相连，立轴是双轴承固定立轴，双轴承固定立轴安装在法兰支柱105和基台法兰106上，立轴旋转机构由第一步进电机104提供动力，第一步进电机104通过第一联轴器101带动立轴108旋转。进一步地，如图所示，在立轴108上具有多个凹槽，多个凹槽用于卡接横轴俯仰机构的测距头安装支架。
图2是根据本发明的横轴俯仰机构的示意图。横轴俯仰机构包括第二电机支架203（优选地，第二电机支架有多个，例如多个第二电机支架203和210）、第二步进电机202（优选地，第二步进电机有多个，例如多个第二步进电机202、205和209）、第二联轴器204、横轴轴承207、测距头安装支架206、横轴208以及立轴法兰201。横轴208通过第二联轴器204与第二步进电机205相连，测距头安装支架206与横轴208固定连接。横轴俯仰机构通过立轴法兰201与立轴旋转机构连接，横轴俯仰机构与立轴共同旋转。
图3是根据本发明的实测实量三维激光扫描仪结构示意图。如图所示，横轴俯仰机构能够安装在立轴旋转结构之上，二者通过立轴法兰201连接。横轴俯仰机构的测距头安装支架卡接在立轴108上的卡槽中。
最后介绍本发明中的激光测距仪，激光测距仪采用相位法进行距离测量，即通过测量回波信号的相位并与发射信号的相位进行比较或运算实现测距。为了消除机械旋转角度对测量结果的影响，激光发射点延长线与图1立轴108的轴心交在一点上。
激光线将按照2个维度方向进行移动，即水平方向和垂直方向。例如，先给定竖直方向的旋转角度α，激光围绕给定的α角进行水平方向的β角的连续测量，测量完成后，进入下一个α角给定，以此类推完成整改被侧面测量。
三维激光扫描仪通过对被测面上间距200mm（25㎡共676个点）的点进行逐个测量。测量值为屋顶面各激光扫点处与标准水平面的激光线长值，通过被测点激光线长值与被测点距水平面直线距离之间的三角函数关系计算，得到被测面上各点距水平面距离值。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种应用于建筑行业实测实量的三维激光扫描仪，其特征在于：所述三维激光扫描仪包括立轴驱动机构和横轴俯仰机构，所述立轴驱动机构包括第一步进电机、立轴、第一电机支架、基台、立轴轴承、基台法兰、法兰支柱以及第一联轴器，所述横轴俯仰机构包括第二电机支架、第二步进电机、第二联轴器、横轴轴承、测距头安装支架、横轴以及立轴法兰。
2.如权利要求1所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述第一电机支架置于所述基台上，所述第一联轴器与所述第一步进电机相连，所述立轴通过所述立轴轴承与所述第一联轴器相连，所述基台法兰通过所述法兰支柱与所述基台连接。
3.如权利要求1所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述第二电机支架有多个，所述第二步进电机有多个。
4.如权利要求1所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述横轴通过所述第二联轴器与所述第二步进电机相连，所述测距头安装支架与所述横轴固定连接。
5.如权利要求1所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述立轴是双轴承固定立轴，所述双轴承固定立轴安装在所述法兰支柱和所述基台法兰上。
6.如权利要求2所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述立轴旋转机构由所述第一步进电机提供动力，所述第一步进电机通过所述第一联轴器带动所述立轴旋转。
7.如权利要求1所述的三维激光扫描仪，其特征在于：所述横轴俯仰机构通过所述立轴法兰与所述立轴旋转机构连接，所述横轴俯仰机构与所述立轴共同旋转。
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