CN111595257B - 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法 - Google Patents

一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111595257B
CN111595257B CN202010276445.8A CN202010276445A CN111595257B CN 111595257 B CN111595257 B CN 111595257B CN 202010276445 A CN202010276445 A CN 202010276445A CN 111595257 B CN111595257 B CN 111595257B
Authority
CN
China
Prior art keywords
scanner
wireless
pwm
synchronous
slave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010276445.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111595257A (zh
Inventor
郑顺义
周泽海
王晓南
成剑华
刘庆龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Zhongguan Automation Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan Zhongguan Automation Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Zhongguan Automation Technology Co ltd filed Critical Wuhan Zhongguan Automation Technology Co ltd
Priority to CN202010276445.8A priority Critical patent/CN111595257B/zh
Publication of CN111595257A publication Critical patent/CN111595257A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111595257B publication Critical patent/CN111595257B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof

Abstract

本发明涉及一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法，该系统包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接。所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。应用无线同步设备，解决了光学追踪式三维扫描仪同步触发控制需要有线连接的问题，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。

Description

一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法
技术领域
本发明涉及工业摄影测量、近景摄影测量和计算机视觉领域，具体涉及一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法。
背景技术
三维扫描仪的技术基础是计算机双目视觉原理，如附图1所示。空间任意点P同一时刻在左、右摄像机同时成像点p1和p2，左、右摄像机的光心分别为O1和O2，那么O1p1与O2p2的连线会相交于空间点P。利用摄像机标定的方式可以计算左右摄像机光心O1和O2的空间位置，然后通过提取左、右摄像机采集的图像特征点p1和p2，即可求解空间点P在双目视觉系统的世界坐标系Ow-XwYwZw中的三维坐标。
而光学追踪式三维扫描仪的基本原理是跟踪器(两台摄像机组成)和扫描仪(两台摄像机组成)同步(微秒级)工作，扫描仪实时采集物体表面的三维数据，通过跟踪器实时跟踪扫描仪的位置姿态，将扫描仪采集的物体表面的三维数据转换到统一的世界坐标系下，如附图2所示。跟踪器在工作过程中是静止不动的，摄像机世界坐标系为O-XYZ，而扫描仪在工作过程中是实时运动的，摄像机世界坐标系为O’-X’Y’Z’，为了将实时扫描过程中扫描仪每一个位置采集的数据统一到静止不变的跟踪器世界坐标系O-XYZ中，需要跟踪器实时监测到扫描仪每一个采集位置的图像，实时计算扫描仪的位置姿态。如果跟踪器和扫描仪没有同步工作(微秒级)，那么扫描仪运动过程中的采集到的数据就会杂乱无序，无法真实反应待测物体的表面形貌。
现有的追踪式三维扫描仪都是通过有线的方式，将跟踪器和扫描仪连接起来，将触发信号同时传递给跟踪器和扫描仪(可达到纳秒级同步精度)，保证跟踪器和扫描仪同步工作，具体的原理如附图3所示。跟踪器A与扫描仪是通过有线的方式连接，通过导线传递触发信号，保证跟踪器A和扫描仪同步工作，通过动态追踪实时采集工件表面的三维数据。如果涉及多个跟踪器(B/C…)同时工作时，所有跟踪器也需要用有线的方式连接起来，保证触发信号可以同步传递到每个跟踪器(扫描仪)，实现待测工件表面的三维数据实时采集。
现有的跟踪器和扫描仪同步触发的方式是用导线将需要同步触发的设备连接起来。通过电流分流的方式，电流经过触发线分别到达跟踪器和扫描仪的触发端，跟踪器和扫描仪接收到电流信号后会触发设备进行图像采集，电流信号的同步精度能到ns(纳秒)级，即跟踪器和扫描仪是基本同步的。但是，这种有线的连接方式在实际使用过程中会存在很多不便，比如在工厂环境下，场地的现场环境比较差(甚至极端恶劣)，连接线非常容易出现磨损，且导线的移动拉扯容易与现场环境出现干扰等，出现设备掉线等问题，严重的甚至影响设备的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法及其系统，将无线同步设备应用到光学追踪式三维扫描仪中，去掉多个设备之间的同步触发连接线。无线同步设备采用无线信号发送和接收的方式进行同步，输出同步信号，跟踪器和扫描仪通过接收无线同步信号作为相机触发开始和结束的控制信号。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；
所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；
所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。
进一步的，该系统还包括主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块，
所述主变频控制模块设置在所述扫描仪上，用于接收所述主无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发扫描仪工作；
所述从变频控制模块用于接收所述从无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发跟踪器工作。
进一步的，所述主变频控制模块还用于判断所述扫描仪当前扫描工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待；
所述从变频控制模块还用于判断所述跟踪器当前跟踪工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待。
进一步的，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。
另一方面，本发明基于上述系统，还提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法，包括以下步骤：
S100，配置一个主无线同步设备和多个无线同步设备，所述主无线同步设备和所述多个从无线同步设备工作在同一频段；所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；
S200，同步所述主无线同步设备和所述多个无线同步设备的输出，使得所述主无线同步设备和所述多个无线同步设备同步输出具有固定频率和占空比的PWM同步信号；
S300，根据所述PWM同步信号，同步触发扫描仪和跟踪器工作。
进一步的，所述步骤S100还包括：配置一个与扫描仪对应的主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块。
进一步的，所述步骤S300包括：
S301，主无线同步设备和从无线同步设备分别发送固定的频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪上的主变频控制模块和跟踪器上的从变频控制模块；
S302，主变频控制模块采集扫描仪扫描信息，从变频控制模块采集跟踪器扫描信息；
S303，若扫描仪和跟踪器当前阶段扫描是否完毕则跳转至步骤S304，否则跳转至步骤301；
S304，主变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发扫描仪工作，从变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发触发跟踪器工作；
S305，判断扫描仪是否已完成所有扫描工作，若是则结束，否则跳转至步骤S301。
进一步的，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。
本发明的有益效果是：应用无线同步设备，解决了光学追踪式三维扫描仪同步触发控制需要有线连接的问题，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。并通过变频控制，将无线同步设备固定频率的定频PWM信号转换为摄像机工作所需的变频信号，且变频信号的不影响主、从同步模块的同步精度(无损变频)，完全满足无线光学追踪系统的同步精度要求(微秒级)，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。
附图说明
图1为双目视觉基本原理图；
图2为光学追踪坐标系转换原理图；
图3为光学追踪式三维扫描仪原理图；
图4为本发明实施例提供的无线同步触发系统组成图；
图5为本发明实施例提供的无线同步触发方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
如图4所示，本发明实施例提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，该系统包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接。在同一空间中，可以有多个无线同步触发系统在不同的无线频段中同时工作。
主无线同步设备首先将具有固定的频率和占空比的PWM同步信号发送给从无线同步设备，从无线同步设备自动根据所述PWM同步信号调整自己的输出，保证两者的输出为同一同步信号。且所述从无线同步设备输出的PWM同步信号的上升沿和下降沿与主无线同步设备输出的PWM同步信号的上升沿和下降沿误差约为10微秒。
所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作。
所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。
而在该同步触发系统中，还包括分别设置在扫描仪上的主变频控制模块以及设置在跟踪器上的从变频控制模块。主变频控制模块接收所述主无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发扫描仪工作；从变频控制模块接收所述从无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发跟踪器工作。通过主变频控制模块和从变频控制模块实现定频PWM信号到变频触发控制的中转。
本领域技术人员应该可以理解的是，所述主变频控制模块和从变频控制模块并非特指某一硬件结构，其可以是独立存在的微控制器，作为信号中转器件，连接同步设备与扫描仪或跟踪器，亦可以是作为一段计算机软件程序，集成在扫描仪或追踪器中的控制器中，使得扫描仪或追踪器中的控制器既具备控制扫描仪和追踪器工作的功能，又具备信号中转的功能。
所述主变频控制模块还用于判断所述扫描仪当前扫描工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待；所述从变频控制模块还用于判断所述跟踪器当前跟踪工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待。
所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。
具体的，如图5所示，包括以下步骤：
S301，主无线同步设备和从无线同步设备分别发送固定的频率(2000HZ)和占空比的PWM同步信号至扫描仪上的主变频控制模块和跟踪器上的从变频控制模块；
S302，主变频控制模块采集扫描仪扫描信息，从变频控制模块采集跟踪器扫描信息；
S303，若扫描仪和跟踪器当前阶段扫描是否完毕则跳转至步骤S304，否则跳转至步骤301；
S304，主变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发扫描仪工作，从变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发触发跟踪器工作；
S305，判断扫描仪是否已完成所有扫描工作，若是则结束，否则跳转至步骤S301。
在扫描仪中部署主无线同步设备，将主无线同步设备的同步信号接入扫描仪作为触发信号。在跟踪器中部署从无线同步设备，将从无线同步设备的同步信号接入跟踪器作为触发信号。扫描仪中配置并使能主无线同步设备进行触发，在跟踪器中使能从无线同步设备，同步进行触发。使用效果和原来的有线连线方式相比，符合触发误差要求。
应用本发明实施例所提供的无线同步触发系统及方法，解决了光学追踪式三维扫描仪同步触发控制需要有线连接的问题。并通过主变频控制模块和从变频控制模块采，将无线同步设备固定频率的定频PWM信号转换为摄像机工作所需的变频信号，且变频信号的不影响主、从同步模块的同步精度(无损变频)，完全满足无线光学追踪系统的同步精度要求(微秒级)，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，其特征在于，包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；
所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；
所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作；
还包括主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块，
所述主变频控制模块设置在所述扫描仪上，用于接收所述主无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发扫描仪工作；
所述从变频控制模块用于接收所述从无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发跟踪器工作；
所述主变频控制模块还用于判断所述扫描仪当前扫描工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待；
所述从变频控制模块还用于判断所述跟踪器当前跟踪工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ~2000HZ。
3.一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，配置一个主无线同步设备和多个无线同步设备，所述主无线同步设备和所述多个从无线同步设备工作在同一频段；所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；
S200，同步所述主无线同步设备和所述多个从无线同步设备的输出，使得所述主无线同步设备和所述多个从无线同步设备同步输出具有固定频率和占空比的PWM同步信号；
S300，根据所述PWM同步信号，同步触发扫描仪和跟踪器工作；
所述步骤S100还包括：配置一个与扫描仪对应的主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块；
所述步骤S300包括：
S301，主无线同步设备和从无线同步设备分别发送固定的频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪上的主变频控制模块和跟踪器上的从变频控制模块；
S302，主变频控制模块采集扫描仪扫描信息，从变频控制模块采集跟踪器扫描信息；
S303，若扫描仪和跟踪器当前阶段扫描是否完毕则跳转至步骤S304，否则跳转至步骤301；
S304，主变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发扫描仪工作，从变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发跟踪器工作；
S305，判断扫描仪是否已完成所有扫描工作，若是则结束，否则跳转至步骤S301。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ~2000HZ。
CN202010276445.8A 2020-04-09 2020-04-09 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法 Active CN111595257B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010276445.8A CN111595257B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010276445.8A CN111595257B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111595257A CN111595257A (zh) 2020-08-28
CN111595257B true CN111595257B (zh) 2022-03-25

Family

ID=72187464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010276445.8A Active CN111595257B (zh) 2020-04-09 2020-04-09 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111595257B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112867136B (zh) * 2020-12-31 2022-11-15 思看科技(杭州)股份有限公司 基于无线对等网络的三维扫描系统和三维扫描方法
CN112880557B (zh) * 2021-01-08 2022-12-09 武汉中观自动化科技有限公司 一种多模式跟踪器系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789179A (zh) * 2010-01-28 2010-07-28 陈伟 差转型同步控制器
CN203308456U (zh) * 2012-01-05 2013-11-27 默林科技股份有限公司 钻柱通信系统及其中的设备、地面步行定位器、至少执行地下操作的系统及其通信系统
CN207851150U (zh) * 2018-02-11 2018-09-11 福州开发区慧聚通信技术有限公司 一种工频相位无线同步装置
CN110530292A (zh) * 2019-09-19 2019-12-03 北京天远三维科技股份有限公司 一种基于无线同步的扫描系统及扫描方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011090902A1 (en) * 2010-01-20 2011-07-28 Faro Technologies, Inc. Embedded arm strain sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789179A (zh) * 2010-01-28 2010-07-28 陈伟 差转型同步控制器
CN203308456U (zh) * 2012-01-05 2013-11-27 默林科技股份有限公司 钻柱通信系统及其中的设备、地面步行定位器、至少执行地下操作的系统及其通信系统
CN207851150U (zh) * 2018-02-11 2018-09-11 福州开发区慧聚通信技术有限公司 一种工频相位无线同步装置
CN110530292A (zh) * 2019-09-19 2019-12-03 北京天远三维科技股份有限公司 一种基于无线同步的扫描系统及扫描方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111595257A (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111595257B (zh) 一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法
JP4137862B2 (ja) 計測装置及びロボット制御装置
CN101625573B (zh) 基于数字信号处理器的巡线机器人单目视觉导航系统
JP3364237B2 (ja) 分散作業ロボットシステム
CN108008724B (zh) 自动擦地的方法及擦地机器人
JP2000049800A (ja) ネットワークリモートコントロールシステム
CN103737602B (zh) 工业机器人无线示教实施装置及其方法
US20200061825A1 (en) Interference avoidance device and robot system
US20210178589A1 (en) Production system and information storage medium
CN111422739A (zh) 一种基于视觉技术的桥式起重机电子防摇方法
CN110208651A (zh) 一种gis智能检测系统
CN110480636A (zh) 一种基于三维视觉的机械臂控制系统
EP2335885A1 (en) Computer vision device to automatically synchronize the speed and position of manipulator with the moving assembly line in the automotive industry
CN115302504A (zh) 一种支持肩腕互换可移动机械臂的分布式控制系统
CN210757740U (zh) 一种车身转接控制装置
CN110111393B (zh) 一种汽车全景标定方法、装置及系统
KR20140101488A (ko) 레이저를 이용한 전력 전달 시스템 및 방법
US20190064782A1 (en) Machine tool and robot linking system
CN112605990A (zh) 一种机器人视觉控制方法和系统
CN112034746A (zh) 一种基于无线充电传感器网络的隧道监测系统及方法
CN213991735U (zh) 一种苹果采摘机械臂
CN107314788B (zh) 光学检查设备及光学检查方法
CN216486416U (zh) 一种用于巡检机器人的并行数据采集装置
CN117490605A (zh) 对象尺寸检测系统及检测方法
CN214081460U (zh) 一种基于UWB和LiDAR融合的室内服务机器人高精度定位系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant