[發明專利]一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統

在審

• 申請號: 202010859450.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112066910A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 陳厚創;馬琨;薛宇軒;楊宇橋;袁月
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統，屬于光學測量領域。本發明所述系統包括平面鏡自動旋轉平臺，平面鏡，相機，計算機，照明光源，柔光板和補光板；實驗進行兩次拍攝，首先由右側平面鏡將從被測物體反射來的光反射向平面鏡自動旋轉平臺再進入相機采集，進行第一次拍攝；調節步進電機驅動模塊，利用步進電機細分技術，使平面鏡自動旋轉平臺精確的順時針旋轉90度，將來自左側平面鏡的光反射入相機，進行第二次采集；最后對采集到的標定信息和物體表面信息進行處理和分析，得到物體表面的三維形貌。

技術領域

本發明涉及一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統，屬于光學測量領域。

背景技術

非接觸式測量一直是當下研究的熱點，它在不接觸物體表面就可獲得物體三維信息的特點一直受研究者青昧，并且在無損檢測等工業領域得到了廣泛應用。光學測量技術是非接觸測量里的重點。主動式光學測量需向待測物體表面發射可控制信號，再通過比較發射信號和返回信號就可獲取待測物體的表面三維信息，但無論是激光測距法或者是結構光測量法亦或是信號干涉測量法，都需要一個專門的投影儀向待測物體投射激光、結構光或者散斑，造價昂貴，需要花費較大成本。

被動式光學測量是通過攝影方法來重建待測物體表面三維信息；基于單目相機的測量方法，結構簡單，速度快，投入少，但是其獲得的待測物體表面三維信息的精確度較低。基于雙目相機的測量方法，需由兩臺相機從兩個不同的角度對待測物體的表面進行同時拍攝，其獲得的三維信息精度高，但是該方法對兩臺相機具有極高的同步拍攝要求，并且都需要內外參的標定，繁瑣且耗時。

發明內容

本發明提出了一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統，其結構簡單，速度快，投入少；只需要通過平面鏡反射使ccd相機前后拍攝兩幅照片就可精確獲取待測物體表面的三維信息。

本發明采用如下技術方案：一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統，該系統包括平面鏡自動旋轉平臺1、平面鏡Ⅰ2、平面鏡Ⅱ3、相機4、計算機5、照明光源6、柔光板7和補光板8；照明光源6照射被測物體表面，將來自物體表面的光折射向平面鏡Ⅰ2和平面鏡Ⅱ3，調整平面鏡Ⅰ2和平面鏡Ⅱ3的角度，使光呈45度角入射平面鏡自動旋轉平臺1上的平面鏡Ⅲ16，平面鏡Ⅲ16先將來自平面鏡Ⅰ2的光線反射到相機4上，平面鏡Ⅲ16順時針旋轉90度，再將來自平面鏡Ⅱ3的光線反射到相機4，計算機5將相機4采集到的標定信息和實驗數據分別進行相機標定和圖像處理，得到被測物體的三維形貌。

優選的，本發明所述照明光源6上方還設有柔光板7和兩個補光板8。

優選的，本發明所述平面鏡自動旋轉平臺1包括步進電機11、圓齒輪Ⅰ12、冠狀齒輪13、圓齒輪Ⅱ14、旋轉平臺15、平面鏡Ⅲ16和驅動控制模塊17；所述步進電機11的轉動軸上裝有圓齒輪Ⅰ12，圓齒輪Ⅰ12與冠狀齒輪13的冠齒相嚙合，冠狀齒輪13的圓齒與圓齒輪Ⅱ14相嚙合，圓齒輪Ⅱ14通過固定軸與旋轉平臺15相連接，旋轉平臺之上固定有平面鏡Ⅲ16；驅動控制模塊17與步進電機11連接，步進電機11的輸出軸與圓齒輪Ⅰ12連接；驅動控制模塊17驅動步進電機11，通過圓齒輪Ⅰ12帶動冠狀齒輪13旋轉，再由冠狀齒輪13的圓齒帶動圓齒輪Ⅱ14旋轉，最后由圓齒輪Ⅱ14帶動整個旋轉平臺轉動。

優選的，本發明所述相機4為普通ccd工業相機并配備普通定焦鏡頭。

優選的，本發明所述步進電機11可為二相步進電機，三相步進電機或者四相步進電機。

一種基于平面鏡自動旋轉平臺的單目三維測量系統，測量方法包括以下步驟：

(1)固定被測物體，固定平面鏡自動旋轉平臺使其平面鏡反射面先朝向右45°，如圖1實線部分所示。

(2)照明光源發出白光，經由柔光板柔化，再射向被測物體。

(3)補光板將被測物體散射而出的光線再次利用，使被測物體表面受光均勻。