[發明專利]一種雙旋轉激光的三維重構裝置及方法

有效

• 申請號: 201610988115.5
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN106524943B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 陳安;張偉鋒;胡躍明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種雙旋轉激光的三維重構裝置及方法；包括兩個齒輪減速裝置、用于驅動兩個齒輪減速裝置轉動的兩個組步進電機、左右線結構光投射器、攝像機等；左右線結構光投射器分別安裝在這兩個齒輪減速裝置的齒輪上，當步進電機帶動齒輪減速裝置旋轉時，左和/或右線結構光投射器跟隨其360°旋轉，以對被測物體進行掃描；左右線結構光對目標物體進行掃描以獲取目標物體的點云數據，將左右線結構光分別照射于標定板上，獲取相機坐標系左右線結構光的光平面方程，通過計算激光旋轉角度將掃描目標物體投射在物體上的亮斑轉換為三維相機坐標，將左右激光掃描所得的三維相機坐標統一到同一坐標系得到最后的點云數據。

技術領域

本發明涉及三維重構裝置，尤其涉及一種雙旋轉激光的三維重構裝置及方法。

背景技術

線結構光三維視覺傳感器具有的一些特點，如測量精度高、非接觸、大量程和快速等，使得該技術在工業領域、三維重建和逆向工程等領域已得到廣泛的應用。

目前已有的一些線結構光視覺傳感器的標定方法，由于立體標定靶的制造精度并不容易保證，這些方法在實際使用中得到的標定結果會很大程度上受到影響。目前應用得較多的基于平面標定靶的線結構光標定方法中，周富強等人提出的線結構光視覺傳感器的標定方法就是其中的優秀代表，該方法運用交比不變性求取出線結構光與平面標定板的交點坐標，再利用平面標定板上的角點計算出標定板所定義的坐標系到攝像機坐標系的剛體運動參數，然后把線結構光與標定板的交點坐標轉化到攝像機坐標系，如此重復多次而得到若干個光平面上的點在攝像機坐標系下的三維坐標，于是便可以求取出光平面在攝像機坐標系下的空間平面參數。

在通過激光掃描目標物體的過程中，大多數裝置是固定住激光，讓目標物體勻速朝著某一方向運動以完成整個掃描過程，這樣的裝置就需要一個運動平臺來放置物體，增加了整個視覺系統的復雜性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種構造簡單、靈活輕巧、操作簡便的雙旋轉激光的三維重構裝置及方法。克服了現有三維重構裝置掃描覆蓋范圍有限的缺點。本裝置具有簡單直接，實際中易于安裝使用，且精度較高，能夠滿足不同視場的線結構光的標定和獲取完整點云數據的需求。

本發明通過下述技術方案實現：

一種雙旋轉激光的三維重構裝置，包括用于放置被測物體2的基座11、設置在基座11一側的支撐桿1、兩個齒輪減速裝置7、用于驅動兩個齒輪減速裝置7轉動的兩個步進電機6、左線結構光投射器4、右線結構光投射器5、攝像機3；

所述支撐桿1軸向套設有兩個滑套，分為第一滑塊8和第二滑塊81；

所述兩個齒輪減速裝置7分別安裝在橫桿10的兩端，所述橫桿10的中部固定在第一滑塊8上；所述左線結構光投射器4和右線結構光投射器5分別安裝在這兩個齒輪減速裝置7的齒輪上，當步進電機6帶動齒輪減速裝置7旋轉時，左線結構光投射器4和/或右線結構光投射器5跟隨其360°旋轉，以對被測物體2進行掃描；

所述攝像機3通過一夾臂9安裝在第二滑塊81上。

所述第一滑塊8和第二滑塊81在支撐桿1上的移動位置，可獨立調節。

所述齒輪減速裝置7包括小齒輪12和與其嚙合的大齒輪13；所述小齒輪12安裝在步進電機6的轉軸上，大齒輪13通過軸承安裝在橫桿10上；

所述左線結構光投射器4和右線結構光投射器5分別安裝在各自的大齒輪13上。

所述小齒輪12與大齒輪13的轉動圈數為1:2或者1:3。

所述左線結構光投射器4和右線結構光投射器5的軸線與大齒輪13的軸線垂直。

所述夾臂9為一矩形夾持部，夾持部的一側或者兩側分別安裝有緊固螺栓，當攝像機3置于矩形夾持部內時，通過調節緊固螺栓使攝像機3固定在其內。