一种旋转式圆筒状扫描装置的制作方法

本实用新型属于扫描仪设备技术领域，具体涉及一种旋转式圆筒状扫描装置，利用带有尖锥圆筒状结构的扫描装置插入松散物体内部或物体孔道内部进行360°的旋转式扫描获取所需图像信息。

背景技术：
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扫描仪(scanner)是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形或图像信息转换为数字信号的装置；扫描仪通常被用于计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备；扫描仪对照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都可作为扫描对象，提取并将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以编辑及加入文件中；扫描仪属于计算机辅助设计(CAD)中的输入系统，通过计算机软件和计算机，输出设备(激光打印机、激光绘图机)接口，组成计算机处理系统，而适用于办公自动化(OA)。传统的扫描仪广泛应用在标牌面板、印制板、印刷行业等。扫描仪分为滚筒式扫描仪和平面扫描仪，随着市场的需求，笔式扫描仪、便携式扫描仪、手持式扫描仪和三维扫描仪等体积小和应用方便的扫描仪应运而生，目前，具有体积小、扫描快速和方便携带的扫描仪被广泛应用到超市、保险、银行、证券、教育等行业。

中国专利201620483623.3公开的三维全息成像伺服旋转扫描系统包括用于安装收发天线模块的旋转框架，用于驱动所述旋转框架转动的伺服电机，所述伺服电机具有检测其输出转角的第一角度传感器，设于所述旋转框架的转动轴线上且用于检测所述旋转框架的实际转角的第二角度传感器，与所述第二角度传感器电连接的控制组件；以及用于依据所述旋转框架的实际转角与所述伺服电机的输出转角控制所述伺服电机转动的伺服驱动器，所述第一角度传感器、所述控制组件均与所述伺服驱动器电连接；中国专利201610988700.5公开的一种线阵CCD相机旋转扫描成像系统装置包括底座、步进电机、传动轴、连接件、平衡调节件、支撑件、固定装置和线阵CCD相机,步进电机设置在底座上，传动轴的一端连接步进电机，传动轴的另一端通过连接件连接平衡调节件，固定装置通过支撑件设置在平衡调节件上，线阵CCD相机设置在固定装置上；中国专利201621062992.1公开的一种旋转扫描编码装置包括机座和设于机座上的旋转结构，还包括编码器，所述编码器包括编码盘、光电开关组件和角度编码单元，所述光电开关组件通过通信接口与角度编码单元相连，所述编码盘设有一个零位指示段和多个反光触发段，所述光电开关组件用于发射和接收红外光信号，用于在旋转结构旋转时感测到对应的零位指示段或多个反光触发段反馈的红外光信号而监测旋转结构的旋转角度方位；中国专利201621232831.2公开的一种基于三维建模的旋转扫描装置包括辅助扫描器、调节杆、滑块、滑槽、无级伸缩支撑腿、无级伸缩连接杆、中心盘以及无级伸缩立柱，所述滑槽设置在安装板上端面，所述滑块装配在滑槽内部，所述滑块上端安装在辅助扫描器下端面，所述调节杆右端穿过安装板左端面，并固定在滑块左端面，所述无级伸缩立柱下端安装在中心盘上端面中间位置，所述无级伸缩连接杆左端装配在无级伸缩支撑腿中部；中国专利201621356779.1公开的一种旋转扫描三维成像系统包括柱形框架，柱形侧面，收发天线阵元设置在所述柱形侧面上，用于向位于所述柱形框架内的被测对象发射微波探测信号，并接收从被测对象反射回来的回波信号，信号收发模块用于向所述收发天线阵元发送所述微波探测信号，并对所述回波信号进行处理，旋转控制模块用于控制所述收发天线阵元沿所述柱形侧面旋转运动，以使所述收发天线阵元从多个角度向被测对象发射所述微波探测信号，定位触发器固定设置在所述柱形框架上，用于在所述收发天线阵元运动到所述定位触发器的位置时，触发所述信号收发模块；中国专利201710464482.X公开的可旋转扫描的激光输出装置包括第一全反镜、扫描振镜、平移台、旋转台及至少一个调距全反镜，所述平移台上具有激光入射口及激光出射口，平移台与旋转台滑动连接，平移台能够在垂直于旋转台的旋转轴的平面上进行线性平移，旋转台的旋转轴平行于入射激光，旋转台的旋转中心具有激光入射孔，与平移台上的激光入射口对应，所述第一全反镜、调距全反镜及扫描振镜均位于平移台内部，第一全反镜与旋转台的台面固定连接，调距全反镜及扫描振镜固定在平移台内部；中国专利201410555000.8公开的一种人体三维扫描仪设置一扫描空间，扫描空间内分四处设置有四组红外摄像头，组内每个红外摄像头带一深度传感器，同一组的各红外摄像头在垂直方向上间隔分布，且每个红外摄像头分别与其他三组对应位置的红外摄像头等高，同一高度的四个红外摄像头构成一四边形的四个顶点，该四边形的长边与短边的比例为1.7:1至1.7:1.4；中国专利201510428491.4公开的一种3D扫描设备包括用以实现放置被测物并带动被测物按匀速旋转的旋转平台，用以对被测物进行扫描拍摄并得到扫描图像的扫描器，该扫描器与旋转平台之间具有一定距离且该扫描器可在与旋转平台的轴向方向相平行的方向上进行往复移动，用以测量被测物高度的测距仪，该测距仪设置在旋转平台的上方，用以实现对所述旋转平台、扫描器和测距仪进行控制的控制器；以上专利产品在提升扫描速度和使用便利性的同时，提高了相应的使用成本，但无法实现颗粒状物体图像的快速获取，近年来，数字图像处理与分析技术(DIP)被广泛应用到土木工程领域，如利用图像法分析计算砂粒的细度模数，目前的建筑工程领域中物体表面的图像信息是利用相机拍摄而获取的，不能满足获取物体内部情况或孔道表面情况的需求。因此，研发设计一种便于携带的旋转式圆筒状扫描装置，能够对与扫描仪装置外表面接触的物体表面进行扫描成像，实现图像信息到数字信号的转换，解决对物体内部形貌进行探测的问题，很有社会和经济效益，应用前景广阔。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，研发设计一种旋转式圆筒状扫描装置，插入松散材料内部或物体孔道内部进行360°的旋转式扫描获取所需图像信息。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的旋转式圆筒状扫描装置的主体结构包括控制台、把手、USB数据接口、存储卡槽、电源开关、显示屏幕、扫描开关、电池、控制芯片、光电转换模块、模数转换模块、信息存储模块、信息显示模块、供电控制模块、运动控制模块、伺服电机、转动轴、扫描器、照明灯和外套筒；内空式圆柱形结构的控制台的顶部边缘设置有半圆环形结构的把手，控制台与把手铰接式连接，控制台的顶部表面开设有矩形结构的USB数据接口和存储卡槽，USB数据接口与存储卡槽相互平行，控制台的顶部表面设置有圆台形按压式结构的电源开关，控制台的侧面设置有弧形结构的显示屏幕，控制台上显示屏幕的正下方中心处设置有半圆球形按压式结构的扫描开关，控制台的侧面设置有弧形板状结构的电池，控制台的内部顶端设置有圆形板状结构的控制芯片，控制芯片的圆周上集成有光电转换模块、模数转换模块、信息存储模块、信息显示模块和供电控制模块，控制芯片的圆心处集成有运动控制模块，控制台的底部与圆台形结构的伺服电机的一端连接，伺服电机的另一端与圆柱形结构的转动轴的一端机械传动式连接，转动轴的另一端与内空式圆柱形结构的扫描器机械传动式连接，扫描器的内部设置有圆柱形结构的照明灯，带有圆锥头的内空式圆柱形透明结构的外套筒将伺服电机、转动轴和扫描器包裹后与控制台螺纹式连接；控制芯片通过信息存储模块分别与USB数据接口和存储卡槽电连接，控制芯片通过信息显示模块与显示屏幕电连接，分别与控制芯片通过运动控制模块与伺服电机电连接；电源开关和扫描开关共同配合构成开关单元，光电转换模块和模数转换模块共同配合构成信号转换单元，伺服电机和扫描器共同配合构成扫描单元，开关单元分别与扫描单元和信息显示模块电连接，扫描单元与信号转换单元电连接，信号转换单元与信息存储模块电连接，电池分别与开关单元、扫描单元、显示屏幕、控制芯片和照明灯电连接。

本实用新型与现有技术相比，采用带有圆锥头的内空式透明结构的外套筒保护扫描器，能够插入颗粒状松散材料的内部或已有孔道内部进行360°的旋转扫描，扫描器获取的图像信息被上传至控制芯片后经光电转换模块和模数转换模块的处理后以特定的图像格式(如JPG格式)保存于信息存储模块中，某一位置扫描完成后，通过把手将装置提取出来，再对其他位置进行扫描，扫描结束后，通过数码存储卡或USB数据接口将信息存储模块存储的图像信息上传至计算机进行后续的图像处理和分析；其结构简单，自重轻，便于清洗、携带和提取，扫描速度快，扫描效果好，尤其适用于土木工程建筑材料粒径的检测确定，适用于对松散材料或物体孔道内部进行扫描成像，然后通过图像分析，获得扫描对象的各种信息。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构透视原理示意图。

图2为本实用新型的主体结构外形原理示意图。

图3为本实用新型涉及的控制芯片的主体结构原理示意图。

图4为本实用新型的内部电气线路连接示意图。

图5为本实用新型的扫描工作原理示意框图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

本实施例涉及的旋转式圆筒状扫描装置的主体结构包括控制台1、把手2、USB数据接口3、存储卡槽4、电源开关5、显示屏幕6、扫描开关7、电池8、控制芯片9、光电转换模块10、模数转换模块11、信息存储模块12、信息显示模块13、供电控制模块14、运动控制模块15、伺服电机16、转动轴17、扫描器18、照明灯19和外套筒20；内空式圆柱形结构的控制台1的顶部边缘设置有半圆环形结构的把手2，控制台1与把手2铰接式连接，控制台1的顶部表面开设有矩形结构的USB数据接口3和存储卡槽4，USB数据接口3与存储卡槽4相互平行，控制台1的顶部表面设置有圆台形按压式结构的电源开关5，控制台1的侧面设置有弧形结构的显示屏幕6，控制台1上显示屏幕6的正下方中心处设置有半圆球形按压式结构的扫描开关7，控制台1的侧面设置有弧形板状结构的电池8，控制台1的内部顶端设置有圆形板状结构的控制芯片9，控制芯片9的圆周上集成有光电转换模块10、模数转换模块11、信息存储模块12、信息显示模块13和供电控制模块14，控制芯片9的圆心处集成有运动控制模块15，控制台1的底部与圆台形结构的伺服电机16的一端连接，伺服电机16的另一端与圆柱形结构的转动轴17的一端机械传动式连接，转动轴17的另一端与内空式圆柱形结构的扫描器18机械传动式连接，扫描器18的内部设置有圆柱形结构的照明灯19，带有圆锥头的内空式圆柱形透明结构的外套筒20将伺服电机16、转动轴17和扫描器18包裹后与控制台1螺纹式连接；控制芯片9通过信息存储模块12分别与USB数据接口3和存储卡槽4电连接，控制芯片9通过信息显示模块13与显示屏幕6电连接，分别与控制芯片9通过运动控制模块15与伺服电机16电连接；电源开关5和扫描开关7共同配合构成开关单元，光电转换模块10和模数转换模块11共同配合构成信号转换单元，伺服电机16和扫描器18共同配合构成扫描单元，开关单元分别与扫描单元和信息显示模块13电连接，扫描单元与信号转换单元电连接，信号转换单元与信息存储模块12电连接，电池8分别与开关单元、扫描单元、显示屏幕6、控制芯片9和照明灯19电连接。

本实施例涉及的控制台1与外套筒20的螺纹连接方式便于外套筒20的拆卸清洗与更换；把手2能够在180°范围内的自由旋转，便于手部的提拿；USB数据接口3支持采用通用串行总线的连接方式；存储卡槽4支持采用数码存储卡的连接方式；电源开关5控制电源的连接状态；显示屏幕6能够显示电池8的电量和扫描器18的扫描图像以及扫描图像个数；扫描开关7为一键式结构，用于控制扫描器18的开启；电池8为碱性干电池；控制芯片9将扫描器18扫描获取的物体图像经信号转换单元转换为图像信息，并以jpg格式存储，通过通用串行总线或数码存储卡传输到计算机中进行后续分析处理；光电转换模块10的核心元件为光电器件，光电转换模块10能够将扫描器18传输的光信号转换为电信号；模数转换模块11为A/D模数转换器，模数转换模块11能够将模拟电信号转换为数字电信号；信息存储模块12能够存储扫描器18扫描的图像信息；信息显示模块13控制显示屏幕6的显示；供电控制模块14能够控制电池8的供电；运动控制模块15控制伺服电机16在扫描过程中转动一周后自动回转到初始位置；伺服电机16能够通过转动轴17带动扫描器18做圆周运动；转动轴17为中空式结构，方便电线的穿射；扫描器18的扫描元件为CIS线性接触式图像传感器感光元器件，扫描器18在使用过程中无需预热处理，随开随用，能够有效节省了时间和经济成本，扫描器18转动扫描一周后自动停止扫描并在伺服电机16的带动下回转到初始位置，扫描器18扫描Y轴方向图像，Y轴方向图像的扫描长度为扫描器18的长度H(如图1所示)，X轴方向图像的扫描由伺服电机16带动扫描器18的转动来完成，X轴方向图像的扫描长度为外套筒20的周长L＝πD,其中D为玻璃外套筒20的直径(如图1所示)；照明灯19为LED照明灯；外套筒20将扫描器18包裹在内部，为扫描器18的旋转拍照提供保障，外套筒20为透明结构，便于扫描器18的扫描拍照，外套筒20的下端为圆锥形结构，便于插入砂堆等颗粒状材料中进行扫描拍照。

本实施例涉及的旋转式圆筒状扫描装置使用时，将外套筒20插入待扫描区域中，打开电源开关5，按下一键式结构的扫描开关7，伺服电机16开始旋转并通过转动轴17带动扫描器18匀速旋转，扫描器18边旋转边扫描，扫描器18旋转扫描一周后自动停止扫描工作，伺服电机16带动扫描器18回转到初始位置，一键式结构的扫描开关7自动弹起关闭；扫描器18旋转一周将获取的外套筒20周围的图像信息上传至控制芯片9，图像信息经光电转换模块10和模数转换模块11的处理后以JPG格式保存于信息存储模块12中，某一位置扫描完成后，通过把手2将装置提取出来，再对其他位置进行扫描，扫描结束后，通过数码存储卡或USB数据接口将信息存储模块12存储的图像信息上传至计算机进行后续的图像处理和分析。