CN102853217A - 一种三维还原拍摄用t形拍摄架的方框夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明系三维还原重建所使用的器具，一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，在方形安装框(14)中插入可转换一、二或三个九十度的方截面横杆(15)；两端分别经方框夹持架(10、16)配置图像获取仪(7)和光干涉源(18)；正方形的方框(10i)由四壁框围成，上壁经平头螺栓(10k)旋装一转盘台(10e)，由螺栓连接T型槽钢板(10c)，在T型槽钢板(10c)上插装安装板(10b)，在方框(10i)和转盘台(10e)间配置平面轴承(10j)；在转盘台(10e)的外围配置环形抱箍(10f)，环形抱箍(10f)一端由螺栓固定在方框(10i)上壁，锁紧手柄(10a)的螺栓穿过环形抱箍(10f)固定端的通孔旋入另一端的螺纹孔。本发明可使图像获取仪和光干涉源方便地固定且能快捷、方便地移动、转动在方截面横杆上的位置和水平面上角度，提高拍摄的工作效率。

Description

一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构

技术领域

本发明系一种三维还原重建所使用器具的改良结构，具体是涉及三维还原拍摄用图像获取仪和光干涉源能自由转动适应全方位拍摄的装配机构。

背景技术

三维重建技术是目前全球范围最具吸引力的课题之一，世界各国投巨资在追求和提高更加逼真的重建效果、更加高的重建精度、更加快速的重建速度。

所谓全息三维重建技术是基于计算机立体视觉和计算机图形学及光学成像原理，获取三维空间物体图像，数字化测量及还原重建的方法和装置。

常规的方法是通过至少两台严格精确定位的图像传感器对同一物体进行成像获得相对应的两幅图像传送给计算机，根据光学成像原理计算确定空间物体上任一定标点的三维坐标几何参数，由计算机建立数字模型，继而还原重建原物体。

为了获取高保真的被摄物还原体，现有技术要求两台相机精确定位，保持两台相机静止不动，精确标定两者的距离、相对的X、Y、Z方向角度，但是两台相机大量的零部件加工、组装、装配及拍摄等等因素，不可能没有误差，经过数十年的努力，距离以及角度标定的精度由毫米缩小至微米，至数十丝，几近机械概念上的极限值，已难再有突破。相机间相互的丝毫误差，导致测量、计算出的物体还原数据误差被很大倍数放大，重建物体难以避免变形、失真。

因此，本领域在努力寻找探索更好的还原重建手段和方法。

专利申请号201210280413.0《一种拍摄三维还原重建方法》和专利申请号201210281322.9《一种数码相机移动拍摄三维重建方法》，提出了一种外部标定的方法，即一台数码相机和一台设置在数码相机侧部的光干涉源，根据被摄物或被摄物欲重建部位的大小和距离，以及还原的精度，选择数码相机的数码后背(CCD)密度和数码相机镜头焦距，配置数码相机和光干涉源相互的间距和夹角，达到数码相机和光干涉源拍摄图像存在共面，达到被还原对象部位成像面积最大程度占有数码相机的数码后背(CCD)。在相关的拍摄程序中需要图像获取仪和光干涉源在一个拍摄架上无论上下左右能灵活机动地作各种距离和角度的调整。尤其，比如在拍摄还原敦煌石窟中的佛像彩塑时，洞窟体积有限，拍摄空间狭小，数码相机和光干涉源离开拍摄对象的距离很近，因此数码相机和光干涉源必须具有很大的角度调整范围。为了完整还原彩塑，许多场合数码相机和光干涉源还需要伸入彩塑的腋下、臂后、后侧面等处去拍摄，此时需要数码相机和光干涉源在狭小的空间有很长的前后伸缩距离，且伸入到狭小、背部空间人员无法直接手工调整拍摄角度时能够实现远距离的电控或遥控等等。对数码相机和光干涉源安装，配置、调整的特殊要求是现有技术没有提供，无法实现的，为了更好地实现特殊对象的三维重建，迫切需要提供一种全方位，灵便机动的图像获取仪和光干涉源的一种拍摄架结构。

常规三维重建的拍摄架，作为图像获取仪的数码相机或者摄像机都是直接固定由螺栓固定在拍摄架上，不便于作适应拍摄对象进行调整，即使调整也很不方便，难以定量调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于三维还原重建中拍摄还原对象，能使图像获取仪和光干涉源实现全方位，灵便机动变化、调整的拍摄架结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，

在底座上固定主立杆，在主立杆上配置可上下移动的立杆套，在立杆套上固定一水平方向的滑轴套，滑轴套中配置沿轴向滑动的滑轴，在滑轴的端部固定连接一安装框；

其特征在于：

所述安装框呈正方形方框架结构的方形安装框，在方形安装框中插入截面为相应正方形的方截面横杆，所述方截面横杆与滑轴呈水平T字形；

所述方截面横杆可转换一、二或三个九十度固定在方形安装框中；

方截面横杆两端分别经方框夹持架配置图像获取仪和光干涉源；

所述两方框夹持架结构相同，具体结构为：

正方形的方框由四壁框围成，下底配置向上旋入的底部固定螺栓，一侧配置向框内旋入的固定螺栓，方框的上壁中央开设一条开口向上的T形槽，在T形槽中嵌入螺纹杆向上的平头螺栓；

在螺栓上旋装一转盘台，转盘台上由螺栓连接上表面开设多条T型槽的T型槽钢板，在T型槽钢板上插装开设若干安装孔的器具安装板，在T型槽钢板的横向两侧各配置一螺栓夹紧旋钮；

在方框的上壁和转盘台下底之间配置平面轴承；

在转盘台的外围配置环形抱箍，环形抱箍的一端由螺栓固定在方框的上壁，锁紧手柄的螺栓穿过环形抱箍固定端的通孔旋入另一端的螺纹孔；

在环形抱箍的外圈标识角度。

采用本发明技术方案，正方形的方框由四壁框围成，下底配置向上旋入的底部固定螺栓，一侧配置向框内旋入的固定螺栓，可以将方框从两个正交方向固定在方截面横杆上。

方框的上壁中央开设一条开口向上的T形槽，在T形槽中嵌入螺纹杆向上的平头螺栓，在螺栓上旋装固定一转盘台。

转盘台上由螺栓连接上表面开设多条T型槽的T型槽钢板，在T型槽钢板上插装开设若干安装孔的器具安装板，T型槽钢板和器具安装板相互由T型槽和T型凸条相嵌装配，并由T型槽钢板的横向两侧各配置一螺栓夹紧旋钮予以锁紧和调整对中。

在方框的上壁和转盘台下底之间配置平面轴承；便于对转盘台的转动。

在转盘台的外围配置环形抱箍，环形抱箍的一端由螺栓固定在方框的上壁，锁紧手柄的螺栓穿过环形抱箍固定端的通孔旋入另一端的螺纹孔；只要轻轻旋紧锁紧手柄手柄，收紧环形抱箍，便可将转盘台抱紧，锁定在方框上。

在环形抱箍的外圈标识角度，便于观看调转的角度，精确定量调整。

进一步，在所述滑轴的端部经纵向转动机构和横向转动机构固定连接正方形安装框；

所述纵向转动机构和横向转动机构为如下结构：

设X、Y、Z三根正交轴，

在XY平面上，在Y向的长形基杆上端竖起一根与Z轴同向的短轴，在下端设置一根与X轴同向的扁轴，在扁轴上固定可同轴转动的方形安装框，在短轴上配置一根可绕短轴转动的转杆，转杆在水平位置时的右端固定一具有与滑轴截面相同多边形孔的夹持夹；

在基杆上固定一块圆弧形齿条位于右侧的纵向弧形齿板，弧形齿条与固定在转杆上的涡轮涡杆相啮合，涡轮涡杆由数控电机驱动，或者涡轮涡杆经减速齿轮组由数控电机驱动；

在YZ平面上，在扁轴上固定一块可绕扁轴转动的圆弧形齿条位于左侧的横向弧形齿板，弧形齿条与固定在基杆上的涡轮涡杆相啮合，涡轮涡杆由数控电机驱动，或者涡轮涡杆经减速齿轮组由数控电机驱动；

所述纵向弧形齿板和横向弧形齿板上的齿面弧度等于90度。

进一步，所述方形安装框呈正方形的匚字框架再在开口处固定一横条，匚字框架的背部固定连接在扁轴上。

再进一步，所述横条的两端由螺栓固定连接在所述匚字框架的开口两端。

本发明的有益效果：

本发明首次提出了一种结构紧凑，用于三维还原重建中拍摄还原对象，能使图像获取仪和光干涉源实现全方位，灵便机动变化、调整的拍摄架结构。

采用本发明的技术方案，解决了在类似敦煌石窟等重要文物，狭小的空间中对不能移动的石窟大佛等对象进行前后、上下、左右、远近距离全方位拍摄百余张照片的问题，填补了在本领域的国内外空白。

特别是配置了本发明一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，不仅可以使图像获取仪和光干涉源方便地固定在方截面横杆上，而且能很快捷、方便地移动它们在方截面横杆上的位置和转动在水平面上的角度，调节后又能快速，可靠紧固。在本领域是一种独特，巧妙的技术方案，有很大的经济性，实用性和创造性，提高拍摄还原重建的工作效率。

附图说明

图1是包括装配了本发明三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构的一种实施方式，拍摄架整体配置的立体图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的左视图；

图5是图2的俯视图；

图6是图2的仰视图；

图7是装配了本发明所述方框夹持机构的三维还原拍摄用的T形拍摄架中纵向转动机构和横向转动机构部件的主视图；

图8是图7的右视图；

图9与图7相同，仅是涡轮涡杆、减速齿轮组和数控电机上覆盖了面板；

图10是图7的左视图；

图11是图7的俯视图；

图12是图9中的A-A向视图；

图13是图7中，仅表示与长形基杆上配置短轴、扁轴、方形安装框、夹持夹有关零件，在XY面上的视图；

图14是图7中，仅表示与长形基杆上配置短轴、扁轴有关零件，在XY面上的视图；

图15是图14的左视图，也是图14零件在YZ面上的视图；

图16本发明三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构一种实施方式的主视图；

图17是图16中的B-B向视图；

图18是图16的俯视图；

图19是图16的仰视图；

图20是图16的左视图；

图21是图16的右视图；

图22是图16去除转盘台等部件一个角度的立体图；

图23是图18去除转盘台等部件，旋转180度的视图；

图24是图4中包括立杆套、滑轴套等部件的局部剖视图。

图中，1为立杆套、2为主立杆、3为缆绳、4是滑轴、5是滑轴套、6是丝杠伸缩机构、7是图像获取仪、8是止跌挡环、9是电器控制箱、10是方框夹持架、10a是锁紧螺栓手柄、10b是器具安装板、10c是T型槽钢板、10d是螺栓夹紧旋钮、10e是转盘台、10f是环形抱箍、10g是固定螺栓、10h是底部固定螺栓、10i是方框、10j是平面轴承、10k是螺栓、11是底座、12是次立柱、13是横向转动机构、14是方形安装框、15是方截面横杆、16是方框夹持架、17是长形基杆、18是光干涉源、19是纵向转动机构、19aj是短轴、19b是数控电机、19c是减速齿轮、19d是纵向弧形齿板、19e是减速齿轮、19f是涡轮涡杆、19g是夹持夹、19h是转杆、20是电脑板、21是卡圈。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，

在底座11上固定主立杆2，在主立杆2上配置可上下移动的立杆套1，在立杆套1上固定一水平方向的滑轴套5，滑轴套5中配置沿轴向滑动的滑轴4，在滑轴4的端部固定连接一安装框14；

所述安装框14呈正方形方框架结构的方形安装框14，在方形安装框14中插入截面为相应正方形的方截面横杆15，所述方截面横杆15与滑轴4呈水平T字形，方截面横杆15可作为T字的横杆，滑轴4可作为T字的竖杆。

所述方截面横杆15可转换一、二或三个九十度固定在方形安装框14中；

方截面横杆15两端分别经方框夹持架10、16配置图像获取仪7和光干涉源18；

所述方框夹持架10和方框夹持架16结构相同，具体结构为：

正方形的方框10i由四壁框围成，下底配置向上旋入的底部固定螺栓10h，一侧配置向框内旋入的固定螺栓10g，方框10i的上壁中央开设一条开口向上的T形槽，在T形槽中嵌入螺纹杆向上的平头螺栓10k；

在螺栓10k上旋装一转盘台10e，转盘台10e上由螺栓连接上表面开设多条T型槽的T型槽钢板10c，在T型槽钢板10c上插装开设若干安装孔的器具安装板10b，在T型槽钢板10c的横向两侧各配置一螺栓夹紧旋钮10d；

在方框10i的上壁和转盘台10e下底之间配置平面轴承10j；

在转盘台10e的外围配置环形抱箍10f，环形抱箍10f的一端由螺栓固定在方框10i的上壁，锁紧手柄10a的螺栓穿过环形抱箍10f固定端的通孔旋入另一端的螺纹孔；

在环形抱箍10f的外圈标识角度。

在所述方截面横杆15两端分别经方框夹持架10、16配置图像获取仪7和光干涉源18。本装置主要用来配置固定图像获取仪7和光干涉源18。

在所述滑轴4的端部经纵向转动机构19和横向转动机构13固定连接一安装框14；

所述纵向转动机构19和横向转动机构13为如下结构：

设X、Y、Z三根正交轴，

在XY平面上，在Y向的长形基杆17上端竖起一根与Z轴同向的短轴19a，在下端设置一根与X轴同向的扁轴13f，在扁轴13f上固定可同轴转动的方形安装框14，在短轴19a上配置一根可绕短轴19a转动的转杆19h，转杆19h在水平位置时的右端固定一具有多边形孔的夹持夹19g；

在基杆17上固定一块圆弧形齿条位于右侧的纵向弧形齿板19d，弧形齿条与固定在转杆19h上的涡轮涡杆19f相啮合，涡轮涡杆19f由数控电机19b驱动，或者涡轮涡杆19f经减速齿轮组19c、19e由数控电机19b驱动；

在YZ平面上，在扁轴13f上固定一块可绕扁轴13f转动的圆弧形齿条位于左侧的横向弧形齿板13a，弧形齿条与固定在基杆17上的涡轮涡杆13c相啮合，涡轮涡杆13c由数控电机13e驱动，或者涡轮涡杆13c经减速齿轮组13b、13d由数控电机13e驱动；

所述纵向弧形齿板19d和横向弧形齿板13a上的齿面弧度等于90度。

采用本技术方案，使得本发明可以在方截面横杆15转换一、二或三个九十度的任一个角度位置时，都有一个九十度范围内的随意细微至更合适的角度进行拍摄，拍摄和还原的效果更好。

所述方形安装框14呈正方形的匚字框架再在开口处固定一横条，匚字框架的背部固定连接在扁轴13f上。所述横条的两端由螺栓固定连接在所述匚字框架的开口两端。一种简单易行的方形安装框14中安装固定方截面横杆15的结构。

Claims (4)

1.一种三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，

在底座(11)上固定主立杆(2)，在主立杆(2)上配置可上下移动的立杆套(1)，在立杆套(1)上固定一水平方向的滑轴套(5)，滑轴套(5)中配置沿轴向滑动的滑轴(4)，在滑轴(4)的端部固定连接一安装框(14)；

其特征在于：

所述安装框(14)呈正方形方框架结构的方形安装框(14)，在方形安装框(14)中插入截面为相应正方形的方截面横杆(15)，所述方截面横杆(15)与滑轴(4)呈水平T字形；

所述方截面横杆(15)可转换一、二或三个九十度固定在方形安装框(14)中；

方截面横杆(15)两端分别经方框夹持架(10、16)配置图像获取仪(7)和光干涉源(18)；

所述方框夹持架(10)和方框夹持架(16)结构相同，具体结构为：

正方形的方框(10i)由四壁框围成，下底配置向上旋入的底部固定螺栓(10h)，一侧配置向框内旋入的固定螺栓(10g)，方框(10i)的上壁中央开设一条开口向上的T形槽，在T形槽中嵌入螺纹杆向上的平头螺栓(10k)；

在螺栓(10k)上旋装一转盘台(10e)，转盘台(10e)上由螺栓连接上表面开设多条T型槽的T型槽钢板(10c)，在T型槽钢板(10c)上插装开设若干安装孔的器具安装板(10b)，在T型槽钢板(10c)的横向两侧各配置一螺栓夹紧旋钮(10d)；

在方框(10i)的上壁和转盘台(10e)下底之间配置平面轴承(10j)；

在转盘台(10e)的外围配置环形抱箍(10f)，环形抱箍(10f)的一端由螺栓固定在方框(10i)的上壁，锁紧手柄(10a)的螺栓穿过环形抱箍(10f)固定端的通孔旋入另一端的螺纹孔；

在环形抱箍(10f)的外圈标识角度。

2.根据权利要求1所述三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，其特征在于在所述滑轴(4)的端部经纵向转动机构(19)和横向转动机构(13)固定连接一安装框(14)；

所述纵向转动机构(19)和横向转动机构(13)为如下结构：

设X、Y、Z三根正交轴，

在XY平面上，在Y向的长形基杆(17)上端竖起一根与Z轴同向的短轴(19a)，在下端设置一根与X轴同向的扁轴(13f)，在扁轴(13f)上固定可同轴转动的方形安装框(14)，在短轴(19a)上配置一根可绕短轴(19a)转动的转杆(19h)，转杆(19h)在水平位置时的右端固定一具有多边形孔的夹持夹(19g)；

在基杆(17)上固定一块圆弧形齿条位于右侧的纵向弧形齿板(19d)，弧形齿条与固定在转杆(19h)上的涡轮涡杆(19f)相啮合，涡轮涡杆(19f)由数控电机(19b)驱动，或者涡轮涡杆(19f)经减速齿轮组(19c、19e)由数控电机(19b)驱动；

在YZ平面上，在扁轴(13f)上固定一块可绕扁轴(13f)转动的圆弧形齿条位于左侧的横向弧形齿板(13a)，弧形齿条与固定在基杆(17)上的涡轮涡杆(13c)相啮合，涡轮涡杆(13c)由数控电机(13e)驱动，或者涡轮涡杆(13c)经减速齿轮组(13b、13d)由数控电机(13e)驱动；

所述纵向弧形齿板(19d)和横向弧形齿板(13a)上的齿面弧度等于90度。

3.根据权利要求1所述三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，其特征在于所述方形安装框(14)呈正方形的匚字框架再在开口处固定一横条，匚字框架的背部固定连接在扁轴(13f)上。

4.根据权利要求3所述三维还原拍摄用T形拍摄架的方框夹持机构，其特征在于所述横条的两端由螺栓固定连接在所述匚字框架的开口两端。

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