一種人體3d掃描轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及3D掃描領(lǐng)域，特別指一種人體3D掃描轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 人體三D掃描系統(tǒng)也稱三維人體測量系統(tǒng)，人體數(shù)字化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于服裝，動 畫，人機工程以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，是發(fā)展人體(人臉）模式識別，特種服裝設(shè)計(如航空航天服， 潛水服)，人體特殊裝備(人體假肢，個性化武器裝備)，以及開展人機工程研究的理想工具； 人體3D掃描技術(shù)通過將3D掃描專用于人體掃描，以便建立完整、精細的人體三維模型，3D 掃描技術(shù)需要將人體360°全方位掃描，人體3D掃描儀采用攝像頭豎直運動，機旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤 勻速轉(zhuǎn)動相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，人體站在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上勻速旋轉(zhuǎn)，以便對人體的某一高度處進 行全方位，在豎直方向移動的攝像頭，對人體的不同高度進行掃描；在實際掃描過程中，旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤勻速旋轉(zhuǎn)時，多個掃描者逐次進行掃描，掃描者替換站至旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上，由于各掃描者 的體重不同，對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的壓力也逐次變化，壓力變化直接影響旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，而掃描儀 攝像頭的移動速度與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速預(yù)先已經(jīng)設(shè)定，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，必然導(dǎo)致掃 描得到的模型不完整，轉(zhuǎn)速變化過大時，甚至出現(xiàn)扭曲變形，影響掃描質(zhì)量，同時，人體站至 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上時，因轉(zhuǎn)速變化會導(dǎo)致站立不穩(wěn)；因此有必要設(shè)計一種轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)速進 行實時控制調(diào)整，以保證掃描效果。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用霍爾測 速傳感器對轉(zhuǎn)盤電機的轉(zhuǎn)速進行自動實時地感應(yīng)監(jiān)測，并通過MCU芯片快速調(diào)整轉(zhuǎn)速至預(yù) 設(shè)值，最大程度地縮小了轉(zhuǎn)速變化值到預(yù)設(shè)值之間的相應(yīng)時間，避免了轉(zhuǎn)盤因轉(zhuǎn)速變化而 影響掃描質(zhì)量的人體3D掃描轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
[0004] 本實用新型采取的技術(shù)方案如下：一種人體3D掃描轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包括 MCU芯片、轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊、霍爾測速傳感器、電源模塊及轉(zhuǎn)盤電機，其中，上述MCU芯片 與轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊連接，以便發(fā)送控制命令至轉(zhuǎn)盤驅(qū)動模塊；上述霍爾測速傳感器及轉(zhuǎn) 盤電機分別與轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊連接，霍爾測速傳感器與MCU芯片連接，形成閉環(huán)控制系 統(tǒng)；轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊控制和監(jiān)測轉(zhuǎn)盤電機工作，霍爾測速傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)盤電機的轉(zhuǎn)速，形 成正反饋及負反饋信號，并將正反饋及負反饋信號傳遞至MCU芯片，MCU芯片根據(jù)反饋信號 算出偏差值，形成功率改變命令，并將該命令發(fā)送至轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊，以控制轉(zhuǎn)盤電機以 預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)。
[0005] 優(yōu)選地，所述的電源模塊包括相互串聯(lián)的第一電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576及第二電源 轉(zhuǎn)換芯片ASM1117,第一電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576的接入電壓為12V，輸出電壓為5V，第二電源 轉(zhuǎn)換芯片ASM1117的接入電壓為5V，輸出電壓為3V ;上述MCU芯片型號為STM32F103RBT6， MCU芯片與電源模塊的VCC-3V3端連接；轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊的芯片型號為BTS7960,轉(zhuǎn)盤電 機驅(qū)動模塊與電源模塊的VCC-12V端連接；霍爾測速傳感器與電源模塊的VCC-3V3端及 VCC-5V端連接。
[0006] 優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)盤電機設(shè)置在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤內(nèi)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤包括殼體、支撐架、轉(zhuǎn)盤電 機、轉(zhuǎn)盤及支撐盤，其中上述殼體為圓柱型盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有安裝空間，該安裝空間的頂 部為開放面；上述支撐架設(shè)置在殼體的安裝空間內(nèi)，轉(zhuǎn)盤電機嵌設(shè)在支撐架內(nèi)并通過傳動 機構(gòu)與轉(zhuǎn)盤連接；轉(zhuǎn)盤設(shè)置在支撐架上，并繞支撐架自由旋轉(zhuǎn)；上述支撐盤蓋設(shè)在轉(zhuǎn)盤上， 并隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，以帶動站在支撐盤上的人體旋轉(zhuǎn)。
[0007] 優(yōu)選地，所述的支撐架為圓柱型框體結(jié)構(gòu)，包括上下兩個間隔設(shè)置的支撐圓環(huán)，兩 支撐圓環(huán)之間設(shè)有至少兩根支撐桿，以便支撐，其中，下支撐圓環(huán)的周緣均勻間隔設(shè)有至少 二個外沿部，外沿部上開有螺孔，以便通過螺釘將支撐架固定在殼體內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)盤電機設(shè) 置在支撐架內(nèi)，轉(zhuǎn)盤電機的輸出軸向上伸出，輸出軸上設(shè)有第一齒輪，轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動第一齒 輪旋轉(zhuǎn)；所述的第一齒輪與第二齒輪嚙合，以帶動第二齒輪旋轉(zhuǎn)；第二齒輪的底部固定有 套筒；所述的套筒套設(shè)在限位軸上，并繞限位軸自由旋轉(zhuǎn)，限位軸固定設(shè)置在殼體的底部。
[0008] 優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)盤壓設(shè)在上述第二齒輪上，轉(zhuǎn)盤的周緣均勻間隔的開設(shè)至少二 個螺孔，通過螺釘固定在支撐架的內(nèi)轉(zhuǎn)環(huán)上；內(nèi)轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置在支撐架上支撐圓環(huán)的內(nèi)側(cè)，并自 由旋轉(zhuǎn)，第二齒輪旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。
[0009] 優(yōu)選地，所述的支撐盤設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的上部，并將殼體的頂部開放面蓋緊，人體站在 支撐盤，使支撐盤壓緊轉(zhuǎn)盤，在靜摩擦作用下轉(zhuǎn)盤帶動支撐盤旋轉(zhuǎn)。
[0010] 本實用新型的有益效果在于：
[0011] 本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足進行改進創(chuàng)新，將霍爾測速傳感器引 入3D掃描領(lǐng)域，設(shè)計了一種包括MCU芯片、轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊、霍爾測速傳感器、電源模塊 機轉(zhuǎn)盤電機的人體3D掃描轉(zhuǎn)速自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，MCU芯片、轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊及 霍爾測速傳感器三者形成一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)被控對象(轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊）的輸出 轉(zhuǎn)速（被控制量）會反送回來影響控制器(轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊)的輸出，形成一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)， 閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋(轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值為正反饋，轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值為 負反饋)，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋，若極性相同，則稱為正反饋， 本實用新型中，預(yù)先設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過霍爾傳感器感測當(dāng)前的速度數(shù)值，通過MCU芯片內(nèi) 設(shè)算法模塊，實現(xiàn)維持原速度不變，從而使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤能夠保證在預(yù)設(shè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速下勻速旋 轉(zhuǎn)，保證了掃描質(zhì)量，同時，能使得人在踏上轉(zhuǎn)盤和在轉(zhuǎn)盤上轉(zhuǎn)動的時候不至于因為速度變 化產(chǎn)生傾倒現(xiàn)象。
[0012] 本實用新型的MCU芯片內(nèi)設(shè)的算法模塊針對現(xiàn)有的PID算法進行相應(yīng)的改進更 新，實現(xiàn)了根據(jù)霍爾測速傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速變化量，得出對應(yīng)的轉(zhuǎn)盤電機功率調(diào)整量，通 過實時改變轉(zhuǎn)盤電機的功率保證其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速維持在預(yù)設(shè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速下持續(xù)工作，同 時，最大程度的減少了該功率及轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換過程中所需的相應(yīng)時間，將相應(yīng)時間控制在1秒 以內(nèi)，人體站至運轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上時，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速變化不會對正常的掃描產(chǎn)生影響，且不 會導(dǎo)致人體因速度變化而傾倒。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的方框原理圖。
[0014] 圖2為本實用新型的流程示意圖。
[0015] 圖3為本實用新型的電原理圖。
[0016] 圖4為圖3中MCU芯片的電原理圖。
[0017] 圖5為圖3中電源模塊的電原理圖。
[0018] 圖6為圖3中轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊的電原理圖。
[0019] 圖7為圖3中霍爾測速傳感器的電原理圖。
[0020] 圖8為本實用新型旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖9為本實用新型旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述：
[0023] 如圖1至圖9所示，本實用新型采取的技術(shù)方案如下：一種人體3D掃描轉(zhuǎn)速自適 應(yīng)控制系統(tǒng)，包括MCU芯片01、轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02、霍爾測速傳感器03、電源模塊04及轉(zhuǎn) 盤電機05,其中，上述MCU芯片01與轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02連接，以便發(fā)送控制命令至轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動模塊02 ;上述霍爾測速傳感器03及轉(zhuǎn)盤電機05分別與轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02連接，霍 爾測速傳感器03與MCU芯片01連接，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02控制和監(jiān) 測轉(zhuǎn)盤電機05工作，霍爾測速傳感器03監(jiān)測轉(zhuǎn)盤電機05的轉(zhuǎn)速，形成正反饋及負反饋信 號，并將正反饋及負反饋信號傳遞至MCU芯片01，MCU芯片01根據(jù)反饋信號算出偏差值，形 成功率改變命令，并將該命令發(fā)送至轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02,以控制轉(zhuǎn)盤電機05以預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速 勻速旋轉(zhuǎn)。
[0024] 電源模塊04包括相互串聯(lián)的第一電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576及第二電源轉(zhuǎn)換芯片 ASM1117,第一電源轉(zhuǎn)換芯片LM2576的接入電壓為12V，輸出電壓為5V，第二電源轉(zhuǎn)換芯片 ASM1117的接入電壓為5V，輸出電壓為3V ;上述MCU芯片01型號為STM32F103RBT6，MCU芯 片01與電源模塊04的VCC-3V3端連接；轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動模塊02的芯片型號為BTS7960,轉(zhuǎn) 盤電機驅(qū)動模塊02與電源模塊04的VCC-12V端連接；霍爾測速傳感器03與電源模塊04 的VCC-3V3端及VCC-5V端連接。
[0025] 轉(zhuǎn)盤電機05設(shè)置在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤內(nèi)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤包括殼體1、支撐架2、轉(zhuǎn)盤電機05、轉(zhuǎn)盤 7及支撐盤8,其中上述殼體1為圓柱型盒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有安裝空間，該安裝空間的頂部為 開放面；上述支撐架2設(shè)置在殼體1的安裝空間內(nèi)，轉(zhuǎn)盤電機05嵌設(shè)在支撐架2內(nèi)并通過 傳動機構(gòu)與轉(zhuǎn)盤7連接；轉(zhuǎn)盤7設(shè)置在支撐架2上，并繞支撐架2自由旋轉(zhuǎn)；上述支撐盤8 蓋設(shè)在轉(zhuǎn)盤7上，