基于結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)測量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)測量儀器，更具體的說是涉及一種基于結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)測量設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]自動化在現(xiàn)代制造業(yè)中具有重要的意義，在三維測量領(lǐng)域，獲取物體的精確模型的步驟主要包括有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取以及拼接。
[0003]其中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(qiáng)等特性得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)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(jī)鏡頭的距離，再通過系統(tǒng)標(biāo)定求得物體在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
[0004]點(diǎn)云拼接主要用于將不同視角下測得的物體點(diǎn)云統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系下，問題的關(guān)鍵是坐標(biāo)變換參數(shù)的求取。在實(shí)際測量過程中點(diǎn)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(biāo)系下點(diǎn)云對準(zhǔn)到同一坐標(biāo)系下，常用的方法有轉(zhuǎn)臺法、標(biāo)簽法和曲面特征法等。其中轉(zhuǎn)臺法對測量設(shè)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(zhuǎn)臺中心軸線的精確標(biāo)定。而標(biāo)記點(diǎn)的設(shè)置比較繁瑣，標(biāo)志點(diǎn)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(shí)性。曲面特征法則要求點(diǎn)云有較明顯的特征，利用曲面特征尋找點(diǎn)云間的對應(yīng)關(guān)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(diǎn)(ICP)算法。其中確立對應(yīng)點(diǎn)集為ICP算法的關(guān)鍵，決定了算法的收斂速度與最終的拼接精度。傳統(tǒng)的基于點(diǎn)到點(diǎn)距離的ICP算法在迭代過程中容易引入錯(cuò)誤對應(yīng)點(diǎn)，效率與精度都難以滿足實(shí)際需求。
[0005]由于粗拼接導(dǎo)致的錯(cuò)誤點(diǎn)會對ICP算法的精確拼接產(chǎn)生較大的影響，因而國內(nèi)外主要的三維測量儀器主要依賴于標(biāo)簽法，即通過人為的干預(yù)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種測量和拼接時(shí)不依賴標(biāo)志點(diǎn)，且效率高的基于結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)測量設(shè)備。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:一種基于結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)測量設(shè)備，包括:
[0008]轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的下方設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤同軸固定，步進(jìn)電機(jī)還親接有控制電路，用于放置被測物體并驅(qū)動被測物體轉(zhuǎn)動以獲得各個(gè)角度；
[0009]投影儀，設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的一側(cè)，以向轉(zhuǎn)盤上的被測物體提供測量背景；
[0010]兩個(gè)照相機(jī)，分別設(shè)置在投影儀的兩側(cè)，以對轉(zhuǎn)盤上的被測物體進(jìn)行圖像采集；
[0011]計(jì)算機(jī)，耦接于投影儀和兩個(gè)照相機(jī)，以對投影儀和兩個(gè)照相機(jī)獲取到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和顯示。
[0012]通過采用上述技術(shù)方案，通過投影儀的設(shè)置，就可以有效的向轉(zhuǎn)盤上的被測物體提供測量背景，通過兩個(gè)照相機(jī)的設(shè)置就可以對被測物體在測量背景中進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，通過計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)就可以有效的對采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和成形，這樣就完成了被測物體一個(gè)角度的測量，在上述完成之后，轉(zhuǎn)盤帶動著被測物體旋轉(zhuǎn)，換一個(gè)角度重復(fù)，這樣就可以自動有效的將一個(gè)物體測量完成，相比于現(xiàn)有技術(shù)中需要人手動的去改變物體的角度，導(dǎo)致測量效率降低的問題，本實(shí)用新型通過轉(zhuǎn)盤的設(shè)置就可以自動改變角度，大大的提升了測量效率，步進(jìn)電機(jī)具有可以旋轉(zhuǎn)一定角度的效果，所以用在這里就可以有效的通過步進(jìn)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)不同的角度，這樣就可以有效的實(shí)現(xiàn)自動改變被測物體角度的效果。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述控制電路包括:
[0014]驅(qū)動電路，耦接于步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；
[0015]主控電路，耦接于驅(qū)動電路，用以向驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動指令；
[0016]通信電路，耦接于控制電路和計(jì)算機(jī)之間，用以建立控制電路與計(jì)算機(jī)之間的通
?目O
[0017]通過采用上述技術(shù)方案，通過通信電路的設(shè)置，人們就可以向主控電路內(nèi)傳輸所需要的轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方式，然后主控電路就會將這個(gè)旋轉(zhuǎn)方式傳輸?shù)津?qū)動電路內(nèi)，這樣驅(qū)動電路就會驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按照旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)盤上的被測物體按照旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣就可以有效的完成步進(jìn)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的功能了。
[0018]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述驅(qū)動電路包括:
[0019]步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，該驅(qū)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(jìn)電機(jī)耦接，其中，輸入端與控制電路之間還設(shè)有光耦合器。
[0020]通過采用上述技術(shù)方案，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的設(shè)置，就可以有效的驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)了，就不需要其他額外的復(fù)雜電路來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)了，同時(shí)通過光耦合器的設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)光電隔離的作用，減少干擾信號對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的影響。
[0021]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述主控電路包括:
[0022]主控芯片，該主控芯片具有I/O 口和通信接口，I/O 口與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器輸入端耦接，通信接口與通信電路耦接，其中I/O 口還耦接有開關(guān)組。
[0023]通過采用上述技術(shù)方案，通過主控芯片的設(shè)置，就可以通過I/O 口來向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送驅(qū)動信號，通過通信接口的設(shè)置，就可以有效的與通信電路之間進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)能夠向主控芯片發(fā)送信號的效果，通過開關(guān)組的設(shè)置就可以有效的實(shí)現(xiàn)一個(gè)手控的功能。
[0024]本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為:所述通信電路包括:
[0025]485通訊模塊，該模塊內(nèi)具有USB接口，其通過USB接口與計(jì)算機(jī)耦接，還具有通信接口，該通信接口與主控芯片通信接口耦接。
[0026]通過采用上述技術(shù)方案，通過485模塊內(nèi)部的通信接口的設(shè)置，就可以有效的與主控芯片之間進(jìn)行通信，而通過USB接口的設(shè)置，就可以有效的與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，這樣就可以有效的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與主控芯片之間的通訊，人們就可以通過計(jì)算機(jī)給主控芯片內(nèi)部輸入旋轉(zhuǎn)方式了。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的基于結(jié)構(gòu)光的實(shí)時(shí)測量設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖