本公开实施例提供了一种三维扫描装置。该三维扫描装置包括壳体，壳体包括本体，本体包括环形凹入部和位于环形凹入部的轴向上的一侧的半球形突出部；多个成像单元，被容纳在壳体中，并且成像单元沿环形凹入部的径向向外获取图像数据；点云生成单元，被至少部分地布置在半球形突出部中，并且适于获取点云数据，点云法线与多个成像单元的成像法线所在的法线面成非零角度；以及驱动单元，适于驱动多个成像单元和点云生成单元绕旋转轴线转动，并且包括盘状部，盘状部从壳体底部的开口暴露于壳体的外部，并与壳体的底部齐平。根据本公开实施例的三维扫描装置能够更高效地完成全空间扫描，并且具有紧凑的尺寸和稳定的性能。并且具有紧凑的尺寸和稳定的性能。并且具有紧凑的尺寸和稳定的性能。
【技术实现步骤摘要】
三维扫描装置
[0001]本公开的示例实施例总体上涉及一种三维扫描装置。
技术介绍
[0002]三维扫描装置是利用三维扫描技术的一种科学仪器，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。三维扫描技术在实际应用中所具有的重要意义是实现将实物立体信息转换为计算机能够识别与直接处理的数字信号，实现物体的非接触测量。三维扫描装置所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。三维扫描装置的用途之一是建立物体几何表面的点云，这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以建立更精确的模型(这个过程称作三维重建)。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上贴上材质贴图，亦即所谓的材质印射。
[0003]三维扫描装置目前也越来越多地应用于房屋构造的测量和扫描上。例如，在扫描室内环境时，三维扫描装置通常被放置在被扫描房屋的内部的固定位置，其光学探测部分(包括相机和点云生成单元等)通常被驱动部件驱动旋转一周来完成房间构造的扫描。
技术实现思路
[0004]在本公开的第一方面，提供了一种三维扫描装置。该三维扫描装置包括：壳体，包括本体，本体包括环形凹入部和位于环形凹入部的轴向上的一侧的半球形突出部；多个成像单元，被容纳在壳体中，并且成像单元沿环形凹入部的径向向外获取以成像法线为中心的成像视场内的图像数据；点云生成单元，被至少部分地布置在半球形突出部中，并且适于获取以点云法线为中心的点云视场的点云数据，点云法线与多个成像单元的成像法线所在的法线面成非零角度；以及驱动单元，适于驱动多个成像单元和点云生成单元绕旋转轴线转动，并且包括盘状部，盘状部从壳体底部的开口暴露于壳体的外部，并与壳体的底部齐平，盘状部适于与外部固定部件耦合，以将三维扫描装置固定在外部固定部件上。
[0005]根据本公开实施例的三维扫描装置通过使点云生成单元的点云法线与法线平面成非零角度(例如两者相互垂直)，能够使成像单元和点云生成单元的视场不会相互干涉，并由此有利于成像单元和点云生成单元的紧凑布置，从而促进三维扫描装置的小型化。此外，将成像单元布置在壳体的环形凹入部中，能够在不阻挡成像单元的成像视场的同时更好地保护成像单元，避免成像单元被磕碰损坏，从而提高三维扫描装置的可靠性。
[0006]在一些实施例中，多个成像单元的多条成像法线相交于法线交点。这种布置方式能够有效地降低后期各个成像单元的标定以及数据处理的工作量和计算量，并进而提高三维扫描装置的扫描范围和可靠性。在一些实施例中，点云法线穿过法线交点。点云生成单元的点云法线穿过成像单元的成像法线的法线交点能够显著降低后期点云生成单元以及成像单元标定以及数据融合的难度，从而提高三维扫描装置的可靠性。
[0007]在一些实施例中，多个所述成像单元的所述成像法线所在的法线面为平面，并且所述点云法线垂直于所述法线面。通过这种方式，能够尽可能地避免成像单元和点云生成
单元之间的视场干涉，并促进三维扫描装置的合理布局，使得三维扫描装置更加紧凑。
[0008]在一些实施例中，多个所述成像单元的所述成像法线所在的法线面为圆锥面，并且所述点云法线与所述圆锥面的中心线共线。以此方式，在有利于成像单元和点云生成单元的紧凑布置的同时，还能够促进成像单元以及点云生成单元的视场重叠以及后续的参数标定，并进而有利于提高数据融合质量。
[0009]在一些实施例中，本体还包括：第一通风孔，被布置在环形凹入部的轴向上远离半球形突出部的一侧。通过这样布置，能够使气流从成像单元穿过，从而有效地降低成像单元以及所耦合的其他部件所产生的热量，并由此进一步提高三维扫描装置的热可靠性。
[0010]在一些实施例中，本体还包括：第二通风孔，被形成在半球形突出部的周围。以此方式，能够在点云生成单元周围形成气流，并由此有效地降低点云生成单元的温度，保持点云生成单元的可靠性。
[0011]在一些实施例中，环形凹入部凹入地设置在本体的第一突出部分和第二突出部分之间，并且其中第一突出部分位于环形凹入部和半球形突出部之间，并且第一通风孔布置在第二突出部分在环形凹入部的轴向上的端部。以此方式，能够在成像单元和点云生成单元之间引入持续的气流，从而能够进一步为成像单元和点云生成单元进一步提供有效地散热。
[0012]在一些实施例中，三维扫描装置还包括：安装装置，布置在壳体内，并且包括：相机安装支架，呈环形结构，并且包括沿周向排布的多个定位部，以用于定位安装多个成像单元来使得多个成像单元沿周向布置。通过使用具有多个定位部的相机安装支架，能够有效地确保成像单元的安装位置，从而能够确保成像单元的成像法线相交于法线交点。
[0013]在一些实施例中，安装装置还包括主安装支架，包括第一对齐结构以及适于布置点云生成单元的雷达安装部，并且相机安装支架包括第二对齐结构，第二对齐结构适于与第一对齐结构耦合，以使得点云生成单元的点云法线穿过法线交点。通过这种布置，能够以简单可靠的方式保证点云生成单元和成像单元之间的位置关系，即，保证点云法线穿过法线交点，从而能够显著降低后期点云生成单元以及成像单元标定以及数据融合的难度。
[0014]在一些实施例中，安装装置还包括：云台安装支架，被布置在主安装支架上与相机安装支架相对的端部，并且位于与相机安装支架相同的一侧，并且其中驱动单元经由云台安装支架而固定至主安装支架，以经由主安装支架驱动多个成像单元和点云生成单元沿旋转轴线转动。通过使用云台安装支架，能够以简单可靠的方式保证驱动单元以及成像单元和点云生成单元之间的位置关系。
[0015]在一些实施例中，旋转轴线垂直于点云法线并且穿过法线交点。以此方式，能够有效地减轻或者消除成像单元和点云生成单元在绕旋转轴线旋转的过程中可能出现的视差，由此来减轻后续的数据处理工作量，并提升模型的创建效果。
[0016]在一种实施例中，壳体还包括底盖，耦合至所述本体远离所述环形凹入部的底部，底盖包括第三通风孔，被形成在壳体的底部。通过设置第三通风孔，能够有效地促进气流沿壳体的纵向方向流动，从而能够有效地带走位于壳体中部的电路板以及其上的处理单元等部件的热量，并由此有效地提高三维扫描仪的可靠性。
[0017]在一些实施例中，云台安装支架包括：一对安装体，基于安装装置的中心面对称地布置，以供驱动单元布置在其间。以此方式，能够以简单的结构确保驱动单元的安装位置的
精确度，从而最终提高三维扫描装置所输出的模型的精度。
[0018]在一些实施例中，相机安装支架被布置为与主安装支架间隔开预定距离。通过这种布置方式，保证了气流的畅通，从而能够确保成像单元、点云生成单元以及电路板等部件有效降温，由此进一步提高三维扫描装置的可靠性。
[0019]在一些实施例中，主安装支架包括供气流通过的通孔。通孔能够进一步确保气流的通畅，尤其能够为电路板及其上的各部件提供有效地散热。
[0020]在一些实施例中，主安装支架还包括：第一散热筋，被布置在邻近相机安装支架的一侧，并且沿气流的方向延本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维扫描装置，包括：壳体(201)，包括本体，所述本体包括环形凹入部(2011)和位于所述环形凹入部(2011)的轴向上的一侧的半球形突出部(2012)；多个成像单元(202)，被容纳在所述壳体(201)中，并且所述成像单元(202)沿所述环形凹入部(2011)的径向向外获取以成像法线(1022)为中心的成像视场(2022)内的图像数据；点云生成单元(203)，被至少部分地布置在所述半球形突出部(2012)中，并且适于获取以点云法线(1011)为中心的点云视场(2031)内的点云数据，所述点云法线(1011)与所述多个所述成像单元(202)的所述成像法线(1022)所在的法线面成非零角度；以及驱动单元(204)，适于驱动所述多个成像单元(202)和所述点云生成单元(203)绕旋转轴线(R)转动，并且包括盘状部(2041)，所述盘状部(2041)从所述壳体(201)底部的开口暴露于所述壳体(101)的外部，并与所述壳体(201)的底部齐平，所述盘状部(2041)适于与外部固定部件耦合，以将所述三维扫描装置固定在所述外部固定部件上。2.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其中所述多个成像单元(202)的多条所述成像法线(1022)相交于法线交点(1023)。3.根据权利要求2所述的三维扫描装置，其中所述点云法线(1011)穿过所述法线交点(1023)。4.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其中所述多个所述成像单元(202)的所述成像法线(1022)所在的法线面为平面，并且所述点云法线(1011)垂直于所述法线面。5.根据权利要求1所述的三维扫描装置，其中所述多个所述成像单元(202)的所述成像法线(1022)所在的法线面为圆锥面，并且所述点云法线(1011)与所述圆锥面的中心线共线。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的三维扫描装置，其中所述本体还包括：第一通风孔(2013)，被布置在所述环形凹入部(2011)的在轴向上远离所述半球形突出部(2012)的一侧。7.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其中所述本体还包括：第二通风孔(2014)，被形成在所述半球形突出部(2012)的周围。8.根据权利要求6所述的三维扫描装置，其中所述环形凹入部(2011)凹入地设置在所述本体的第一突出部分(2015)和第二突出部分(2016)之间，并且其中所述第一突出部分(2015)位于所述环形凹入部(2011)和所述半球形突出部(2012)之间，并且所述第一通风孔(2013)布置在所述第二突出部分(2016)在所述环形凹入部(2011)的轴向上的端部。9.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹启波，
申请(专利权)人：北京有竹居网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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