CN107806827A - 一种可升降式多自由度双目立体视觉装置 - Google Patents

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乔玉晶
皮彦超
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Abstract

一种双目视觉测量装置，导轨a(14)和导轨b(15)通过轴(16)相连，导轨a(14)上的滑块儿a(17)与连接板a(18)通过螺纹相连，导轨b(15)端部连接电机；连接板a(18)与连接板b(19)通过螺纹连接，连接板b(19)上的卡座与导轨c(20)的滑块b(21)相连，导轨c(20)端部连接电机；滑块b(21)与连接板c(22)通过螺纹连接，连接板c(22)与支撑架(23)通过螺纹连接；支撑架(23)上设有电机a(24)、电机b(25)和导轨d(26)、导轨e(27)。

Description

一种可升降式多自由度双目立体视觉装置
技术领域
本发明涉及针对大尺寸结构测量，可以实现摄像机多自由度的驱动、测量精度高、可测范围大、装置平稳性好，适用于大尺寸零件的三维重构和三维形貌检测。
背景技术
随着中国制造业的快速发展，许多行业的产品大量采用了大型复杂曲面工件，工业界在加工控制和质量检测方面都迫切需要能用于大型复杂曲面机械系统工作现场高精度、速度快、方便、经济的三维表面形貌和变形的测量方法和设备，在这种背景之下，双目视觉测量技术得以快速的发展，在实际应用中，通常要求仪器设备自动的获取周边环境的三维立体信息，这就要求双目摄像装置能够实现自身的多维运动，以满足图像的获取要求，现在已经出现了多种三维形貌测量设备并已产品化，但是大部分测量设备或测量系统，往往针对具体的应用而开发，数据处理通常对应特定的测量对象，存在着测量设备缺乏灵活性，自动化程度低，运动精度不够，不能实现大覆盖率测量，难以实现对摄像机站位的有效控制，使其在后期数据处理过程中会生产较大的系统误差。
发明内容
本发明的目的是为了改善上述现有技术存在的不足之处，而提供一种多自由度具有较大的视觉测量范围，节约装置空间，并对大尺寸零件提供最佳的摄像机光轴夹角与摄像机基线距离的视觉测量装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术改进：
所述的机架底部设置为法兰盘结构，机架与气缸通过螺栓固定连接,机架导轨上的轴承与升降轴a圈套连接，升降轴a与气缸通过螺栓连接，使得气缸推动升降轴a通过轴承水平滚动控制其自动升降，从而实现摄像机与地面之间距离的改变。
所述的导轨a和导轨b通过轴相连，导轨a上的滑块a与连接板a通过螺钉相连，导轨b端部连接电机，导轨a和导轨b采用同步齿形带结构，由端部伺服电机提供驱动力，与滑块a产生相对运动,实现视觉测量装置在X方向上的位置移动；连接板a与连接板b通过双头螺柱连接，连接板b上的卡座与滑块d相连，导轨c与滑块b采用循环滚珠丝杠方式，导轨c端部与伺服电机相连，为导轨c提供Y轴方向的驱动力，实现视觉测量装置在Y轴方向上的移动。
所述的导轨d和导轨e均为滚珠螺杆结构，上面置有双滑块c、滑块d，所述滑块c与滑块d通过伺服电机驱动，实现水平移动，可精准调节两摄像机之间的基线距离。
所述的滑块c与回转台a通过定位螺栓连接,滑块d与回转台b通过定位螺栓连接，回转台a内有传动齿轮,回转台a端部由伺服电机驱动，回转台a以转动副的形式连接摄像机a，回转台b以转动副的形式连接摄像机b,实现对两摄像机的光轴夹角控制。
本发明经过上述技术改进，达到了如下有益效果：
本发明利用剪式升降台、摄像机光轴夹角控制装置，相向对行式基线距离控制装置和空间站位坐标定位装置相复合，实现基于双目视觉的大范围、高精度的自动控制测量装置，可以实现对大尺寸复杂表面零件的大范围、高精度的测量。基于本发明的灵活性，可使现阶段处于实验室阶段的视觉测量方法能快捷、有效的应用于大尺寸零件测量的现场实践之中。视觉测量有着测量速度快，测量精度高，节约空间、稳定性高、与被测零件无需接触以有效保护零件表面的特点，对大尺寸零件制造业发展有着重要的意义。
附图说明：
图1是本发明一种可升降双目视觉测量装置的结构示意图。
图2是本发明一种可升降双目视觉测量装置的剪式升降台结构示意图。
图3是本发明一种可升降双目视觉测量装置的机械臂、回转台及摄像机的侧视结构示意图。
图4是本发明一种可升降双目视觉测量装置的机械臂、回转台及摄像机的主视结构示意图。
具体实施方式：
一种可升降式双目立体视觉装置，机架(1)底部设置为法兰盘结构，机架(1)与气缸(2)通过螺栓固定相连,机架(1)导轨上的轴承与升降轴a(3)圈套连接，升降轴a(3)与气缸（2）通过螺栓连结，使得气缸推动升降轴a(3)通过轴承水平滚动控制其自动升降，从而实现摄像机与地面之间距离的改变；支撑板a(4)与升降轴a(3)圈套相连，支撑板b(5)与机架(1)为销连接，支撑板a(4)与支撑板b(5)通过升降轴b(6)相连，支撑板a(4)与支撑板c(7)通过升降轴c(8)相连，支撑板b(5)与支撑板d(9)通过升降轴d(10)相连，支撑板c(7)与支撑板d(9)通过升降轴e(11)连接；支撑板c(7)与托盘（12）轨道通过升降轴f(13)连接，支撑板d(9)与托盘（12）为销连接；托盘（12)上设有底座，托盘(12)上的底座与导轨a(14)、导轨b(15)的卡座通过螺钉连接；导轨a(14)全长1000mm，采用同步齿形带结构，通过端部与之连接的伺服电机获得驱动力，产生相对与滑块a(17)的相对运动,以此通过导轨a(14)控制终端双目视觉测量装置的X方向的位置定位，控制精度0.3mm。导轨a(14)和导轨b(15)通过轴(16)相连，导轨a（14）上采用带有端部密封盖的加强型滑块a（17），具有良好的防尘性能，滑块儿a(17)与连接板a(18)通过螺钉相连；连接板a(18)与连接板b(19)通过双头螺柱连接，连接板b(19)上的卡座与滑块儿b(21)相连，导轨c(20)与滑块滑块儿b(21)采用循环滚珠丝杠的驱动方式，有效行程600mm，导轨c(20)端部与伺服电机相连接，为导轨c(20)提供Y轴方向的驱动力，运动精度0.1mm。滑块儿b(21)与连接板c(22)通过螺钉固定连接，连接板c(22)与支撑架(23)通过双头螺柱连接；支撑架(23)上设有电机a(24)、电机b(25)和导轨d(26)、导轨e(27)。导轨d(26)、导轨e(27)采用滚珠螺杆结构,上面置有双滑块c(28)、滑块d(29),导轨(26)、导轨(27)为双目视觉系统的摄像机基线距离的控制导轨，重复定位精度达0.02mm。加强型滑块c(28)与回转台a(30)通过定位螺栓连接，回转台a(30)内有传动齿轮,回转台a(30)端部连接伺服电机提供转动驱动力，回转台a(30)以转动副的形式连接摄像机a(32)，回转台b(31)以转动副的形式连接摄像机b(33)，绕轴向旋转角度：-157度～157度，转角精度0.1度，实现对两摄像机的光轴夹角控制。以上所述具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可升降式多自由度双目立体视觉装置，由剪式升降台、机械臂、回转台、摄像机四部分组成；机架(1)底部设置为法兰盘结构，机架(1)与气缸(2)通过螺栓固定相连，机架(1)导轨上的轴承与升降轴a(3)圈套连接，升降轴a(3)与气缸（2）通过螺栓连结；支撑板a(4)与升降轴a(3)圈套相连，支撑板b(5)与机架(1)为销连接，支撑板a(4)与支撑板b(5)通过升降轴b(6)相连，支撑板a(4)与支撑板c(7)通过升降轴c(8)相连，支撑板b(5)与支撑板d(9)通过升降轴d(10)相连，支撑板c(7)与支撑板d(9)通过升降轴e(11)连接；支撑板c(7)与托盘（12）轨道通过升降轴f(13)连接，支撑板d(9)与托盘(12)为销连接；托盘(12)上设有底座，托盘（12）上的底座与导轨(14)、导轨(15)的卡座通过螺钉固定连接；导轨a(14)和导轨b(15)通过轴(16)相连，导轨a(14)上的滑块a(17)与连接板a(18)通过螺钉相连，导轨b(15)端部连接电机；连接板a(18)与连接板b(19)通过双头螺柱连接，连接板b(19)上的卡座与滑块b(21)相连，导轨c(20)端部连接电机；滑块b(21)与连接板c(22)通过螺钉连接，连接板c(22)与支撑架(23)通过双头螺柱连接；支撑架(23)上设有电机a(24)、电机b(25)和导轨d(26)、导轨e(27)；导轨d(26)和滑块c(28)采用丝杠连接方式，所述导轨e(27)和滑块d(29)采用丝杠连接方式；滑块c(28)设有回转台a(30)，滑块d(29)设有回转台b(31)，回转台a(30)和回转台b(31)内部为齿轮连接，回转台a(30)以转动副的形式连接摄像机a(32)，回转台b(31)以转动副的形式连接摄像机b(33)。
2.根据权利要求1所述的一种可升降式多自由度双目立体视觉测量装置，其特征在于：机架(1)底部设置为法兰盘结构，机架(1)与气缸(2)通过螺栓固定连接,机架(1)导轨上的轴承与升降轴a(3)圈套连接，升降轴a(3)与气缸(2)通过螺栓连接，使得气缸推动升降轴a(3)通过轴承水平滚动控制其自动升降，从而实现摄像机与地面之间距离的改变。
3.根据权利要求1所述的一种可升降式多自由度双目立体视觉测量装置，其特征在于：导轨a(14)和导轨b(15)通过轴(16)相连，导轨a(14)上的滑块a(17)与连接板a(18)通过螺钉相连，导轨b(15)端部连接电机，导轨a(14)和导轨b(15)采用同步齿形带结构，由端部伺服电机提供驱动力，与滑块a(17) 产生相对运动,实现视觉测量装置在X方向上的位置移动；连接板a(18)与连接板b(19)通过双头螺柱连接，连接板b(19)上的卡座与滑块d(21)相连，导轨c(20)与滑块b(21)采用循环滚珠丝杠方式，导轨c(20)端部与伺服电机相连，为导轨c(20)提供Y轴方向的驱动力，实现视觉测量装置在Y轴方向上的移动。
4.根据权利要求1所述的一种可升降式多自由度双目立体视觉测量装置，其特征在于,导轨d(26)和导轨e(27)均为滚珠螺杆结构，上面置有双滑块c(28)、滑块d(29)，所述滑块c(28)与滑块d(29)通过伺服电机驱动，实现水平移动，可精准调节两摄像机之间的基线距离。
5.根据权利要求1所述的一种可升降式多自由度双目立体视觉测量装置，其特征在于，滑块c(28)与回转台a(30)通过定位螺栓连接,滑块d(29)与回转台b(31)通过定位螺栓连接，回转台a(30)内有传动齿轮,回转台a(30)端部由伺服电机驱动，回转台a(30)以转动副的形式连接摄像机a(32)，回转台b(31)以转动副的形式连接摄像机b(33),实现对两摄像机的光轴夹角控制,转角精度0.1度。
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