CN111331574A - 一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统 - Google Patents

一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统 Download PDF

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吴庆
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Abstract

本发明公开了一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，包括机械臂、行走平台和成像相机，所述用于承载机械臂移动的行走平台上固定设置机械臂，所述机械臂包含一端和另一端，所述机械臂的一端固定连接行走平台，所述机械臂的另一端固定设置成像相机。本发明克服了手动采集方式和相机阵列采集方式的缺点，实现了高精度、可编程、自动化的数据采集，提高了数据采集的效率、质量、稳定性、灵活度，且采集过程可重复。

Description

一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统
技术领域
本发明涉一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，属于计算机视觉三维重构技术领域。
背景技术
现有的三维重构数据采集方式：
1、单相机手持拍摄。
手持相机对静态物体进行连续、多次拍摄，要求拍摄位置、角度尽可能均匀覆盖物体全表面。根据物体尺寸、拍摄距离、相机分辨率、相机FOV不同，所需拍摄的照片数量为数十张至数百张。
此方案仅需一台相机，且仅适用于对静态物体进行三维重构。
此方案的缺点是手动拍摄效率低，拍摄质量不稳定，易发生对目标物体表面覆盖不够全面、拍摄位姿分布不够均匀等。大数据量的采集，难以通过人力实现。
2、固定相机阵列同步拍摄。
将N个相机固定于物体周围，同步曝光拍摄。相机所固定的位置及角度，要综合考虑物体尺寸和相机参数，尽可能均匀覆盖物体表面。
此方法适用于对静态、动态物体的三维重构。
当对动态物体进行数据采集时，相机需要同步曝光，因此要求相机具备外触发曝光功能，所有相机通过同步信号发生器所发出的同步脉冲信号触发曝光。
此方案需要在每个拍摄位点均安装一台相机，采集位点越密集，所需相机数量越多。拍摄动态物体时还需要同步信号发生、传输系统，硬件综合成本较高。另外由于相机安装位置固定，数据采集不够灵活，对具有内凹表面的物体，需要重新调整相机安装位置，否则会存在拍摄盲区。
为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，包括机械臂、行走平台和成像相机，所述用于承载机械臂移动的行走平台上固定设置机械臂，所述机械臂包含一端和另一端，所述机械臂的一端固定连接行走平台，所述机械臂的另一端固定设置成像相机。
优选地，所述行走平台为环形轨道小车。
优选地，该基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统还包括物体放置座，所述环形轨道小车包含轨道车和与轨道车相配合的环形轨道，所述环形轨道包含环形通道，所述物体放置座位于环形通道的中心位置，在所述环形通道内，以物体放置座为中心均匀分布有补光光源。
优选地，所述补光光源为面光源。
优选地，所述补光光源可配合使用柔光板和/或柔光布。
优选地，所述机械臂为六轴机械臂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：克服了手动采集方式和相机阵列采集方式的缺点，实现了高精度、可编程、自动化的数据采集，提高了数据采集的效率、质量、稳定性、灵活度，且采集过程可重复。
附图说明
图1为本发明对静态物体进行三维重构的数据采集时的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，包括机械臂4、行走平台和成像相机5，所述用于承载机械臂4移动的行走平台上固定设置机械臂4，所述机械臂4包含一端和另一端，所述机械臂4的一端固定连接行走平台，所述机械臂4的另一端固定设置成像相机5。
优选地，所述行走平台为环形轨道2小车。
优选地，该基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统还包括用于物体3进行放置的物体放置座6，所述环形轨道2小车包含轨道车1和与轨道车1相配合的环形轨道2，所述环形轨道2包含环形通道，所述物体放置座位于环形通道的中心位置，在所述环形通道内，以物体放置座为中心均匀分布有补光光源7。
优选地，所述补光光源7为面光源。
优选地，所述补光光源7可配合使用柔光板和/或柔光布。
优选地，所述机械臂4为六轴机械臂。
本发明提出一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其中：
1、硬件系统的构成。
1.1行走平台，用于承载机械臂4移动，拓展机械臂4的工作范置。根据应用场景的大小，数据采集需求，行走平台可以是：
1.1.1自动导引运输车，AGV(Automated Guided Vehicle)，行走范置大，移动自由，使用灵活。
1.1.2固定环形轨道2小车，由可编程电机系统驱动。
1.2机械臂4，一般为6轴机械臂，可采用普通的工业机器人，当要求人机近距离协作时，应采用协作机器人，其专为与人近距离协同工作而设计，具有力传感器和嵌入式安全系统，与人协同工作时安全性较一般机器人高。
1.3成像相机5为数据采集所需的拍摄相机，根据需要，可以是高性能的单反相机或工业相机，也可以是普通消费级相机。
1.4拍摄灯光在物体周围布置补光光源7，面光源为佳，可配合使用柔光板、柔光布等。
2、拍摄位姿。
2.1拍摄位姿包括：相机拍摄的位置和角度。
2.2拍摄位置：由行走平台与机械臂4的关节姿态共同确定。
2.3拍摄角度：平台静止不动后，拍摄角度完全由机器臂关节姿态确定。
2.4拍摄位姿的精度。
拍摄位姿的精度，由行走平台的控制精度和机械臂4的控制精度共同决定。
机械臂4重复定位精度可达正负0.02mm。
行走平台的运动控制精度，取决于伺服电机系统的精度，可在亚毫米级至厘米级不等。由于行走平台只是作为机械臂4的移动承载平台，所以对其运动控制精度要求不高，其精度误差也可通过机械臂4进行补偿。
2.5拍摄位姿的确定。
2.5.1机械臂4托动示教模式确定拍摄位姿。
通过托动示教模式，可获得当前所示教位姿所对应的各关节参数。
2.5.2精确规划、计算拍摄位姿
根据数据采集需要，规划、计算拍摄位点及角度，然后推导计算出行走平台、机械臂4的关节运动参数，分别输出给行走平台、机械臂4的伺服控制系统。
2.6数据采集的自动化及实时控制。
行走平台、机械臂4、相机都可编程进行精确、实时的控制，数据采集过程完全自动化，高精度、可重复。
行走平台、机械臂4、相机可实时控制，因此可以设计灵活复杂的数据采集策略。比如实时判定图像质量、目标特征、环境光线等因素，对拍摄距离、焦距、光圈、白平衡、曝光时间等参数进行优化调整，并可根据已采集数据进行评估，作必要的补拍。
2.7、拍摄布光。
当环境光线不足或机械臂4投影到目标物体表面影响数据采集时，可在机械臂4与目标物体之间，即环形轨道2内侧，均匀布置补光光源7，面光源或柱状光源为佳，可配合使用柔光板、柔光布等。
其中，术语中，拍摄位姿为拍摄位置、角度。相机FOV为相机视场角，视场角的大小决定了相机的视野范围。运动矢量为定义运动方向+运动加速度的运动控参量
本发明具体实施方式如下，采用：
1、环形轨道2和轨道车1的配合，可由可编程步进电机驱动。
2、六轴机械臂，机械臂4重复定位精度可达正负0.02mm，支持托动示教模式，支持机械臂4位姿与关节参数的互相转化。
3、Nikon D750单反相机。
4、补光光源7(灯柱)。
本发明提出的数据采集方案，克服了手动采集方式和相机阵列采集方式的缺点，实现了高精度、可编程、自动化的数据采集，采集过程可实时动态控制，提高了数据采集的效率、质量、稳定性、灵活度。其保护点如下：
1、基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统。
2、行走平台、机械臂4、相机都可编程，实现精确、实时的控制。
3、实现了拍摄位姿、拍摄参数的精确规划、设计，大大提高数据采集的质量。
4、因为数据采集全数字化、可编程，所以可预先规划计算拍摄位姿，实现覆盖全面、均匀、高质量的数据采集。
5、设计灵活复杂的数据采集策略成为可能。
行走平台、机械臂4、成像相机5可实时控制，因此可以设计灵活复杂的数据采集策略。比如实时判定图像质量、目标特征、环境光线等因素，对拍摄距离、焦距、光圈、白平衡、曝光时间等参数进行优化调整，并可根据已采集数据进行评估，作必要的补拍。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于，包括机械臂、行走平台和成像相机，所述用于承载机械臂移动的行走平台上固定设置机械臂，所述机械臂包含一端和另一端，所述机械臂的一端固定连接行走平台，所述机械臂的另一端固定设置成像相机。
2.根据权利要求1所述的基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于：所述行走平台为环形轨道小车。
3.根据权利要求1所述的基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于：该基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统还包括物体放置座，所述环形轨道小车包含轨道车和与轨道车相配合的环形轨道，所述环形轨道包含环形通道，所述物体放置座位于环形通道的中心位置，在所述环形通道内，以物体放置座为中心均匀分布有补光光源。
4.根据权利要求3所述的基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于：所述补光光源为面光源。
5.根据权利要求1所述的基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于：所述补光光源可配合使用柔光板和/或柔光布。
6.根据权利要求1所述的基于机械臂的静态物体三维重构数据采集系统，其特征在于：所述机械臂为六轴机械臂。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100048995A1 (en) * 2006-05-09 2010-02-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Imaging system for three-dimensional imaging of the interior of an object
CN106556343A (zh) * 2016-12-01 2017-04-05 西安电子科技大学 一种风力发电装备轮毂特征参数快速测量系统及方法
CN106570932A (zh) * 2016-10-24 2017-04-19 南京邮电大学 基于图像的人体头部三维数据采集系统及其方法
CN207600405U (zh) * 2017-10-30 2018-07-10 西安交通大学 一种基于单目立体视觉相机的三维重建系统
CN109631793A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 上海卫星装备研究所 型面数字摄影自动化测量方法
CN109916333A (zh) * 2019-04-04 2019-06-21 大连交通大学 一种基于agv的大尺寸目标高精度三维重建系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100048995A1 (en) * 2006-05-09 2010-02-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Imaging system for three-dimensional imaging of the interior of an object
CN106570932A (zh) * 2016-10-24 2017-04-19 南京邮电大学 基于图像的人体头部三维数据采集系统及其方法
CN106556343A (zh) * 2016-12-01 2017-04-05 西安电子科技大学 一种风力发电装备轮毂特征参数快速测量系统及方法
CN207600405U (zh) * 2017-10-30 2018-07-10 西安交通大学 一种基于单目立体视觉相机的三维重建系统
CN109631793A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 上海卫星装备研究所 型面数字摄影自动化测量方法
CN109916333A (zh) * 2019-04-04 2019-06-21 大连交通大学 一种基于agv的大尺寸目标高精度三维重建系统及方法

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