[實用新型]基于結構光的實時測量設備

有效

• 申請號: 201520463414.8
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN204902783U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 盛浩
• 申請（專利權）人: 北航溫州研究院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 段秋玲

技術領域

本實用新型涉及一種光學測量儀器，更具體的說是涉及一種基于結構光的實時測量設備。

背景技術

自動化在現代制造業中具有重要的意義，在三維測量領域，獲取物體的精確模型的步驟主要包括有點云數據的獲取以及拼接。

其中，點云數據的獲取主要包括有激光掃描與光柵式測量，而光柵式測量由于其精度高、大量程以及簡易化、抗干擾能力強等特性得到了廣泛的應用。結構光法的基本思想就是利用光柵圖的信息來幫助提取物體中的幾何信息，得到物體的與攝像機鏡頭的距離，再通過系統標定求得物體在世界坐標系中的三維坐標。

點云拼接主要用于將不同視角下測得的物體點云統一到一個坐標系下，問題的關鍵是坐標變換參數的求取。在實際測量過程中點云，拼接一般分粗拼接和精確拼接兩步。粗拼接大致將不同坐標系下點云對準到同一坐標系下，常用的方法有轉臺法、標簽法和曲面特征法等。其中轉臺法對測量設備的要求較高，定位精度一般不易保證，其拼合精度取決于轉臺中心軸線的精確標定。而標記點的設置比較繁瑣，標志點的識別和定位會帶來精度損失，且干擾了被測形貌自身特征，影響測量的真實性。曲面特征法則要求點云有較明顯的特征，利用曲面特征尋找點云間的對應關系。一般粗拼接很難滿足精度要求，精確拼接方法常用的迭代最近點(ICP)算法。其中確立對應點集為ICP算法的關鍵，決定了算法的收斂速度與最終的拼接精度。傳統的基于點到點距離的ICP算法在迭代過程中容易引入錯誤對應點，效率與精度都難以滿足實際需求。

由于粗拼接導致的錯誤點會對ICP算法的精確拼接產生較大的影響，因而國內外主要的三維測量儀器主要依賴于標簽法，即通過人為的干預提高粗拼接的精度，也因此影響了測量的速度以及自動化程度。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種測量和拼接時不依賴標志點，且效率高的基于結構光的實時測量設備。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：一種基于結構光的實時測量設備，包括：

轉盤，轉盤的下方設有步進電機，步進電機轉軸與轉盤同軸固定，步進電機還耦接有控制電路，用于放置被測物體并驅動被測物體轉動以獲得各個角度；

投影儀，設置在轉盤的一側，以向轉盤上的被測物體提供測量背景；

兩個照相機，分別設置在投影儀的兩側，以對轉盤上的被測物體進行圖像采集；

計算機，耦接于投影儀和兩個照相機，以對投影儀和兩個照相機獲取到的點云數據進行拼接和顯示。

通過采用上述技術方案，通過投影儀的設置，就可以有效的向轉盤上的被測物體提供測量背景，通過兩個照相機的設置就可以對被測物體在測量背景中進行點云數據采集，通過計算機的數據就可以有效的對采集到的點云數據進行拼接和成形，這樣就完成了被測物體一個角度的測量，在上述完成之后，轉盤帶動著被測物體旋轉，換一個角度重復，這樣就可以自動有效的將一個物體測量完成，相比于現有技術中需要人手動的去改變物體的角度，導致測量效率降低的問題，本實用新型通過轉盤的設置就可以自動改變角度，大大的提升了測量效率，步進電機具有可以旋轉一定角度的效果，所以用在這里就可以有效的通過步進電機帶動轉盤旋轉不同的角度，這樣就可以有效的實現自動改變被測物體角度的效果。

本實用新型進一步設置為：所述控制電路包括：

驅動電路，耦接于步進電機以驅動步進電機旋轉；

主控電路，耦接于驅動電路，用以向驅動電路發送驅動指令；

通信電路，耦接于控制電路和計算機之間，用以建立控制電路與計算機之間的通信。

通過采用上述技術方案，通過通信電路的設置，人們就可以向主控電路內傳輸所需要的轉盤的旋轉方式，然后主控電路就會將這個旋轉方式傳輸到驅動電路內，這樣驅動電路就會驅動步進電機按照旋轉方式進行旋轉，進而帶動轉盤上的被測物體按照旋轉方式進行旋轉，這樣就可以有效的完成步進電機帶動轉盤旋轉的功能了。

本實用新型進一步設置為：所述驅動電路包括：

步進電機驅動器，該驅動器具有輸入端和輸出端，輸入端與控制電路耦接，輸出端與步進電機耦接，其中，輸入端與控制電路之間還設有光耦合器。

通過采用上述技術方案，通過步進電機驅動器的設置，就可以有效的驅動步進電機了，就不需要其他額外的復雜電路來驅動步進電機了，同時通過光耦合器的設置，就可以實現一個光電隔離的作用，減少干擾信號對步進電機驅動器的影響。

本實用新型進一步設置為：所述主控電路包括：