CN110566772B - 一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构 - Google Patents

一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构 Download PDF

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Abstract

本发明属于立体视觉应用技术领域，具体涉及一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于：包括立柱、三节臂杆组、纵向云台、云台转接架、横向云台、球形云台和相机，所述立柱与固定物连接或手持，三节臂杆组的一端与立柱活动连接，三节臂杆组的另一端与纵向云台相连接。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1）实现了双目视觉相机在x、y、z三个方向的位移以及绕x、y、z轴三个方向的旋转，共六个自由度的调节，并且可实现单个相机位姿的独立调节，使相机与被摄物体的相对位姿调整更容易。2）三节臂杆组结构，使双目工业摄像头可以获得最大±150°俯仰角度的拍摄范围，以及水平面内接近360°角的拍摄范围。

Description

一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构
技术领域
本发明属于立体视觉应用技术领域，具体涉及一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构。
背景技术
双目立体视觉技术具有低成本、高效率、结构简单、精度合适等优点。自上世纪80年代创立以来，经过近几十年的发展，双目立体视觉已经成为计算机被动测距方法中最重要的距离感知技术，已在工业检测、机器人导航、医学机器成像、控制与检测位姿、以及在军事和航空测绘上等众多领域中得到了越来越广泛的应用。在双目立体视觉技术的发展同时，双目视觉支撑结构也在为适应多样的视觉技术而进行技术性的改变。
专利申请号为201811111989.8的中国发明专利公开了一种双目视觉相机支撑结构及其位姿调整方法，包括支撑底座与滑台支架I通过圆柱面滚动连接，滑台支架I、滑台支架II和滑台支架III通过滚轴丝杠连接，并且滚轴丝杠通过轴套与电机连接。相机转接支架和内套在滑台支架III中的电机连接。相机和相机转接支架连接，电机通过相机调整支架上的孔和相机转接支架连接。同时公开双目视觉相机位姿调整方法，该支撑结构可以实现双目视觉相机在x、y、z三个方向的位移，以及绕y和z轴的旋转。
专利申请号为201910175010.1的中国发明专利公开了一种双目视觉相机自动调节与支撑装置，相机支撑架与滚珠丝杠I通过滚珠丝杠连接台连接，相机悬挂架与滚珠丝杠通过滚子相连，并且滚珠丝杠与电机相连。电机I、II、III、Ⅳ分别通过滚珠丝杠I、II、III、Ⅳ与支撑杆相连。相机通过相机悬挂架与电动机连接。同时公开双目视觉相机自动调节方法，该支撑装置可以实现双目视觉相机x、y、z三个方向的位移以及绕y轴旋转。
现有市售的双目视觉相机仅能实现焦距的微调以及固定视角的拍摄，均不能实现双目视觉相机在x、y、z轴三个方向的位移，以及绕x、y和z轴的旋转调整，普遍调节精度低、自由度少，不能适应精度要求高的场景。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，克服现有技术的不足，能实现双目视觉相机在x、y、z轴三个方向的位移，以及绕x、y和z轴的旋转，共六个自由度的调整，可实现双目视觉相机之间的独立调节，具有更大的俯仰角调整，能实现大范围的图像获取，适用于多种型号的相机安装，适用于工业以及实验室环境等多种不同环境下使用，满足相机安装的通用性和稳定性要求，解决常规相机拍摄距离固定，拍摄范围窄的问题。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于：包括立柱、三节臂杆组、纵向云台、云台转接架、横向云台、球形云台和相机，所述立柱与固定物连接或手持，三节臂杆组的一端与立柱活动连接，三节臂杆组的另一端与纵向云台相连接。
所述三节臂杆组包括杆一、杆二、杆三，所述杆一的一端设有套管，所述套管内径与立柱直径匹配，所述杆一的另一端与杆二的一端通过销一铰接，所述销一的中心线与立柱中心线相平行，所述杆二的另一端与杆三的一端通过销二铰接，所述销二的中心线与立柱中心线相平行，所述杆三的另一端与纵向云台通过销三铰接，所述销三的中心线与立柱中心线相垂直。
所述纵向云台包括连接套和纵向滑板，连接套通过紧定螺栓与纵向滑板相连接，所述纵向滑板居中设有纵向槽，定位螺钉一穿过纵向槽与云台转接架相连接。
所述云台转接架上设有横向C形槽，横向云台设于横向C形槽内，定位螺钉二穿过横向C形槽与横向云台顶边和/或底边相顶靠；所述横向云台上左右对称开有水平通槽，定位螺钉三穿过水平通槽与球形云台的底座相连接，所述球形云台包括底座、球铰和前座板，球铰与底座嵌套连接，前座板与球铰固定连接，所述球形云台的前座板与相机底座相连接。
所述立柱的底部设有用于把持固定物的卡具，包括夹箍和螺旋压板，所述夹箍具有一个U形开口，螺旋压板垂直设于夹箍的侧壁上。
所述横向云台上设有调节把手，所述调节把手为单杆形或U形框形。
所述套管上设有定位螺钉四。
所述横向云台上的水平通槽长15～45mm、宽5～8mm。
所述纵向槽长15～60mm、宽5～8mm。
所述纵向云台、云台转接架和横向云台中的任一个为蜂窝铝合金材料制成。
所述三节臂杆组中的任一件为不锈钢或普碳钢锻制而成。
所述杆三的另一端具有喙形端部，其上下表面之夹角α为30～60°。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)实现了双目视觉相机在x、y、z三个方向的位移以及绕x、y、z轴三个方向的旋转，共六个自由度的调节，并且可实现单个相机位姿的独立调节，使相机与被摄物体的相对位姿调整更容易。
2)三节臂杆组结构，使双目工业摄像头可以获得最大±150°俯仰角度的拍摄范围，以及水平面内接近360°角的拍摄范围。
3)球形云台可以适用于更多的摄像头型号，更具有通用性，解决了常规相机拍摄距离固定，拍摄范围有限的问题。
4)三节臂杆结构容易折叠，结构紧凑，占用空间少，立柱底部的螺旋卡具方便固定连接，使机构适用于多种工业以及实验室环境中。
5)不锈钢或普碳钢锻制的杆件强度高，蜂窝铝合金材料的云台重量轻、强度高，金属材料具有精度高且长期保持性好的优点，有利于为双目立体视觉技术的应用提供稳定性好、调节精度更高的支撑结构。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图。
图2是图1的右视图。
图3是图1的俯视图。
图4是图3中沿A-A线剖视图。
图5是图3中沿B-B线剖视图。
图6是本发明实施例立体状态一示意图。
图7是本发明实施例立体状态二示意图。
图中：1-立柱，2-三节臂杆组，21-杆一，201-套管，2011-定位螺钉四，22-杆二，23-杆三，24-销一，25-销二，26-销三，3-纵向云台，31-连接套，32-纵向滑板，33-紧定螺栓，34-纵向槽，35-定位螺钉一，4-云台转接架，41-横向C形槽，42-定位螺钉二，5-横向云台，51-水平通槽，52-定位螺钉三，53-调节把手，6-球形云台，61-底座，62-球铰，63-前座板，7-相机，8-卡具，81-夹箍，82-螺旋压板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
见图1－图7，是本发明一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构实施例结构示意图，包括立柱1、三节臂杆组2、纵向云台3、云台转接架4、横向云台5、球形云台6和相机7，立柱1用于与固定物连接或手持，立柱1的底部设有用于把持固定物的卡具8，包括夹箍81和螺旋压板82，夹箍81具有一个U形开口，螺旋压板82垂直设于夹箍81的侧壁上。夹箍81的U形开口方向不限，适用于与管类或板类固定物的连接固定。
三节臂杆组2的一端与立柱1活动连接，三节臂杆组的另一端与纵向云台3相连接；三节臂杆组2包括杆一21、杆二22、杆三23，杆一21的一端设有套管201，套管201内径与立柱1直径匹配，杆一21的另一端与杆二22的一端通过销一24铰接，销一24的中心线与立柱1中心线相平行，杆二22的另一端与杆三23的一端通过销二25铰接，销二25的中心线与立柱1中心线相平行，杆三23的另一端与纵向云台3通过销三26铰接，销三26的中心线与立柱1中心线相垂直，杆三23的另一端具有喙形端部，其上下表面之夹角α为60°，纵向云台3可相对销三26上下旋转，获得最大±150°俯仰角度(即X轴方向的旋转自由度)的拍摄范围。调节套管201上的定位螺钉四2011在立柱1的相对位置，可调节相机7在Z轴方向的距离和角度两个自由度。
纵向云台3包括连接套31和纵向滑板32，连接套31两侧通过紧定螺栓33与纵向滑板32相连接，纵向滑板32居中设有纵向槽34，纵向槽34长25mm、宽6mm，定位螺钉一35穿过纵向槽34与云台转接架4相连接。调节定位螺钉一35能实现相对Z轴的距离和角度两个自由度的调节。
云台转接架4上设有横向C形槽41，横向云台5设于横向C形槽内，定位螺钉二42穿过横向C形槽41与横向云台3顶边和底边顶靠固定，调节定位螺钉二42可实现X轴方向的距离这一个自由度的调节。横向云台5上左右对称开有水平通槽51，横向云台5上的水平通槽长35mm、宽6mm。定位螺钉三52穿过水平通槽51与球形云台6的底座61相连接，横向云台5上设有U形框形调节把手53，作为调节力作用点，搬动调节把手51可调节相机7在六个自由度上的调节。调节把手53也可选用其他结构，比如单杆形式。
球形云台6包括底座61、球铰62和前座板63，球铰62与底座61嵌套连接，前座板63与球铰62固定连接，球形云台6的前座板63与相机7的底座相连接。球形云台6可选用多种规格市售产品，以对应不同规格的相机底座，从而实现良好的通用性。
本发明采用三节臂杆组、纵向云台、横向云台和球形云台的组合结构，使相机姿态在X、Y、Z轴三个方向的自由度转换更灵活，并可实现单个相机位姿的独立调节，从而使相机获得更大的拍摄范围，优于目前其他已公开相机的支撑结构。
实施例中，纵向云台3、云台转接架4和横向云台5可用蜂窝铝合金材料制作，重量轻，强度好。三节臂杆组2中的杆件和销可以用不锈钢锻制而成，强度和刚性优越，制件精度高且精度长期保持性好。
以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于：包括立柱、三节臂杆组、纵向云台、云台转接架、横向云台、球形云台和相机，所述立柱与固定物连接或手持，三节臂杆组的一端与立柱活动连接，三节臂杆组的另一端与纵向云台相连接；
所述三节臂杆包括杆一、杆二、杆三，所述杆一的一端设有套管，所述套管内径与立柱直径匹配，所述杆一的另一端与杆二的一端通过销一铰接，所述销一的中心线与立柱中心线相平行，所述杆二的另一端与杆三的一端通过销二铰接，所述销二的中心线与立柱中心线相平行，所述杆三的另一端与纵向云台通过销三铰接，所述销三的中心线与立柱中心线相垂直；
所述纵向云台包括连接套和纵向滑板，连接套通过紧定螺栓与纵向滑板相连接，所述纵向滑板居中设有纵向槽，定位螺钉一穿过纵向槽与云台转接架相连接；
所述云台转接架上设有横向C形槽，横向云台设于横向C形槽内，定位螺钉二穿过横向C形槽与横向云台顶边和/或底边相顶靠；所述横向云台上左右对称开有水平通槽，定位螺钉三穿过水平通槽与球形云台的底座相连接，所述球形云台包括底座、球铰和前座板，球铰与底座嵌套连接，前座板与球铰固定连接，所述球形云台的前座板与相机底座相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述立柱的底部设有用于把持固定物的卡具，包括夹箍和螺旋压板，所述夹箍具有一个U形开口，螺旋压板垂直设于夹箍的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述横向云台上设有调节把手，所述调节把手为单杆形或U形框形。
4.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述套管上设有定位螺钉四。
5.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述横向云台上的水平通槽长15～45mm、宽5～8mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述纵向槽长15～60mm、宽5～8mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述纵向云台、云台转接架和横向云台均为蜂窝铝合金材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述三节臂杆组均为不锈钢或普碳钢锻制而成。
9.根据权利要求1所述的一种基于双目立体视觉技术的相机支撑结构，其特征在于，所述杆三的另一端具有喙形端部，其上下表面之夹角α为30～60°。
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