CN111076757A - 一种生物体用三维扫描的分度装置 - Google Patents

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周宏根
崔杰
田桂中
冯晓明
刘晨庆
朱烨圣
贾长峰
范东亮
张耀升
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Abstract

本发明公开了一种生物体用三维扫描的分度装置，该装置包括分度丝杠轴、圆柱滚子轴承、分度盘、支撑调节装置、角度限位装置、高度调节装置、底座支撑杆、底座，分度盘通过圆柱滚子轴承安装于分度丝杠轴上，分度丝杠轴与高度调节装置活动连接，高度调节装置通过底座支撑杆固连到底座上，支撑调节装置位于分度盘上。该装置能够在对待扫描生物体进行拍摄扫描时，对生物体复杂曲面进行稳定支撑，同时抬高待扫描生物体，使待测物进行特定角度的旋转而不触碰待扫描生物体，不对待扫描生物体表面产生损伤，降低实验过程中外部条件对扫描物***置的影响，使得到的三维扫描数据更加完整。

Description

一种生物体用三维扫描的分度装置
技术领域
本发明涉及一种分度装置，更具体地，涉及一种生物体用三维扫描的分度装置。
背景技术
生物体原型的结构曲面通常比较复杂，常规测量和建模很难建立精准的三维模型，需要利用逆向工程技术进行生物体模型的重构。通过对生物体进行三维扫描获得曲面上的点云数据，是逆向工程的第一步。常见的三维扫描设备主要有手持式三维扫描仪和拍照式三维扫描仪。拍照式三维扫描仪采用白光光栅扫描，将白光投射到被测物体上，使用两个有夹角的摄像头对物体进行同步取像，之后对所取图像进行解码、相位操作等计算，获得物体各像素点的三维坐标。该种扫描方式具有精度高、寿命长、速度快等优点。由于生物体表面往往都有较小的形体特征，所以往往选择精度较高的拍照式三维扫描仪进行扫描。但是拍照式三维扫描仪需要先对扫描物体进行标定，同时对扫描环境要求较高，不允许扫描物体和周围环境存在震动，而在扫描的过程中需要变换多个角度，现有扫描方法是通过变换三维扫描仪的位置、高度和拍摄角度来进行扫描，操作繁琐困难。但是若直接旋转扫描物体，生物表面的标定较为困难，加大后续数据拼接难度，同时生物表面易被破坏，进而改变生物体表面的形状，对扫描精度影响巨大。另外由于生物体表面形状特异，放置于工作台上时生物体并不能稳定放置，且生物体底部与工作台相接触，使得生物体底部的数据不够完整。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种生物体用三维扫描的分度装置，该装置能够在不触碰待扫描生物体的情况下使其进行特定角度的旋转并抬高，使生物表面的标定准确，得到的数据完整，便于后期数据拼接。
技术方案：本发明所述一种生物体用三维扫描的分度装置，包括分度丝杠轴、圆柱滚子轴承、分度盘、支撑调节装置、角度限位装置、高度调节装置、底座支撑杆、底座，分度盘通过圆柱滚子轴承安装于分度丝杠轴上，分度丝杠轴与高度调节装置活动连接，高度调节装置通过底座支撑杆固连到底座上，支撑调节装置位于分度盘上。
其中，分度盘上的调节支撑装置的排布为双圈六角排布，角度错开30°，能够稳定支撑待扫描生物体。
其中，调节支撑装置包括调节支撑轴、六角螺母和外球面球轴承，调节支撑轴与外球面球轴承基孔制过盈配合，与六角螺母螺纹配合，连接在分度盘上，外球面球轴承能够对待扫描生物体曲面进行精密贴合，能够使待扫描生物体更加稳定得放置在分度盘上。
其中，高度调节装置包括挡板、旋转把手、圆柱滚子轴承、蜗杆、蜗轮、侧板、支撑板，挡板与支撑板连接，两者为过盈配合；蜗杆通过圆柱滚子轴承固定在侧板上，圆柱滚子轴承与蜗杆基孔制过盈配合，圆柱滚子轴承与侧板基轴制过渡配合；旋转把手与蜗杆连接，两者为基轴制过盈配合；侧板、蜗轮与支撑板相互连接；蜗轮与分度丝杠轴通过螺纹配合；支撑板连接在底座支撑杆上，该高度调节装置能够实现待扫描生物体水平高度的调整，辅助扫描拍摄过程，协助三维扫描仪的对焦。
其中，角度限位装置包括旋转销、复位弹簧、复位销、限位钩、分度限位盘，复位销和限位钩位于分度限位盘上，分度盘下均布有与限位钩配合的限位柱，限位钩通过旋转销连接在分度限位盘上，复位弹簧一端固连在分度限位盘上，另一端连接在限位钩上，能够进行特定角度的旋转，方便三维扫描的多角度拍摄，便于后期的数据拼接；其中，复位弹簧还可以用扭矩弹簧代替。
该生物体用三维扫描的分度装置的使用方法包括以下步骤：
(1)将待扫描生物体放置于分度盘(4)上，调节支撑调节装置使待扫描生物体被稳定支撑；
(2)旋转分度盘(4)对拍摄角度进行调整；
(3)调节高度调节装置(8)进行水平高度调节，协助三维扫描仪的对焦；
(4)对待扫描生物体进行拍摄，拍摄完成后回到步骤(2)对待扫描生物体继续进行拍摄直至对待扫描生物体完成360°拍摄。
有益效果：1、能够在对待扫描生物体进行拍摄扫描时，使待测物进行特定角度的旋转而不触碰待扫描生物体，不对待扫描生物体表面产生损伤；2、能够对生物体复杂曲面进行稳定支撑，降低实验过程中外部条件对扫描物***置的影响；3、能够抬高待扫描生物体，得到完整的三维扫描数据，便于后期数据拼接。
附图说明
图1是本发明的全剖主视图；
图2是分度盘俯视图；
图3是分度盘仰视图；
图4是高度调节装置剖视图；
图5是旋转限位装置结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，生物体用三维扫描的分度装置，包括：分度丝杠轴1、圆柱滚子轴承2、分度盘4、支撑调节装置、角度限位装置7、高度调节装置8、底座支撑杆9、底座10，分度盘4通过圆柱滚子轴承2安装于分度丝杠轴1上，分度丝杠轴1与高度调节装置8活动连接，高度调节装置8通过底座支撑杆9 固连到底座10上，支撑调节装置位于分度盘4上，分度盘4上的调节支撑装置的排布为双圈六角排布，角度错开30°，调节支撑装置包括调节支撑轴6、六角螺母5和外球面球轴承3，调节支撑轴6与外球面球轴承3基孔制过盈配合，与六角螺母5通过螺纹配合，外球面球轴承3对生物曲面进行精密贴合，使待扫描生物体被稳定支撑。
如图1、图4所示，高度调节装置8包括挡板11、旋转把手12、圆柱滚子轴承13、蜗杆14、蜗轮15、侧板16、支撑板17，挡板11与支撑板17连接，两者为过盈配合；蜗杆14通过圆柱滚子轴承13固定在侧板16上，圆柱滚子轴承13与蜗杆14基孔制过盈配合，圆柱滚子轴承13与侧板16基轴制过渡配合；旋转把手12与蜗杆14连接，两者为基轴制过盈配合；侧板16、蜗轮15与支撑板17相互连接；蜗轮15与分度丝杠轴1通过螺纹配合；支撑板17连接在底座支撑杆9上。
如图3、图5所示，角度限位装置7包括旋转销18、复位弹簧19、复位销 20、限位钩21、分度限位盘22，复位销20和限位钩21位于分度限位盘22上，分度盘4下设置有6个与限位钩21配合的限位柱，限位柱两两之间间隔60°，限位钩21通过旋转销18连接在分度限位盘22上，复位弹簧19一端固连在分度限位盘22上，另一端连接在限位钩21上。
本发明的使用步骤如下：
(1)首先，将处理好的待扫描生物体放置于分度盘4上，旋转螺母5，调整调节支撑轴6的高度，使外球面球轴承3与待扫描生物体曲面进行精密贴合，使用不到的调节支撑装置收回到分度盘4内，实现待扫描生物体的稳定支撑；
(2)其次，旋转分度盘4调整拍摄角度，旋转分度盘4时，限位钩21被推动，绕旋转轴18旋转，限位立柱结构通过限位钩21，复位弹簧19对限位钩21 施加力，使其回到初始位置，复位销20挡住限位钩21，避免因限位钩21自身的惯性而出现的复位偏移；
(3)再次，调节高度调节装置8进行水平高度的调整，通过旋转把手12 带动蜗杆14，蜗杆14带动蜗轮15旋转，蜗轮15的内孔设计有内螺纹，蜗轮15 与分度丝杠轴1通过螺纹配合，实现水平高度的移动，协助三维扫描仪的对焦；
(4)对待扫描生物体进行拍摄，拍摄完成后返回步骤(2)调整拍摄角度继续进行拍摄直至对待扫描生物体完成360°拍摄。

Claims (6)

1.一种生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，包括：分度丝杠轴(1)、圆柱滚子轴承(2)、分度盘(4)、支撑调节装置、角度限位装置(7)、高度调节装置(8)、底座支撑杆(9)、底座(10)，所述分度盘(4)通过圆柱滚子轴承(2)安装于分度丝杠轴(1)上，所述分度丝杠轴(1)与高度调节装置(8)活动连接，所述高度调节装置(8)通过底座支撑杆(9)固连到底座(10)上，所述支撑调节装置位于分度盘(4)上。
2.根据权利要求1所述的生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，所述分度盘(4)上的调节支撑装置的排布为双圈六角排布，角度错开30°。
3.根据权利要求1或2所述的生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，所述调节支撑装置包括调节支撑轴(6)、六角螺母(5)和外球面球轴承(3)，所述调节支撑轴(6)与外球面球轴承(3)基孔制过盈配合，与六角螺母(5)通过螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，所述高度调节装置(8)包括挡板(11)、旋转把手(12)、圆柱滚子轴承(13)、蜗杆(14)、蜗轮(15)、侧板(16)、支撑板(17)，所述挡板(11)与支撑板(17)连接，两者为过盈配合；所述蜗杆(14)通过圆柱滚子轴承(13)固定在侧板(16)上，圆柱滚子轴承(13)与蜗杆(14)基孔制过盈配合，圆柱滚子轴承(13)与侧板(16)基轴制过渡配合；所述旋转把手(12)与蜗杆(14)连接，两者为基轴制过盈配合；所述侧板(16)、蜗轮(15)与支撑板(17)相互连接；所述蜗轮(15)与分度丝杠轴(1)通过螺纹配合；所述支撑板(17)连接在底座支撑杆(9)上。
5.根据权利要求1所述的生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，所述角度限位装置(7)包括旋转销(18)、复位弹簧(19)、复位销(20)、限位钩(21)、分度限位盘(22)，所述复位销(20)和限位钩(21)位于分度限位盘(22)上，分度盘(4)下均布有与限位钩(21)配合的限位柱，所述限位钩(21)通过旋转销(18)连接在分度限位盘(22)上，所述复位弹簧(19)一端固连在分度限位盘(22)上，另一端连接在限位钩(21)上。
6.根据权利要求5所述的生物体用三维扫描的分度装置，其特征在于，所述复位弹簧(19)是拉伸弹簧。
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