CN112985305B - 一种物体表面曲面快速重建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物体表面曲面快速重建方法，包括无人机，无人机的底部装设有支撑架，支撑架上装设有步进电机，支撑架上靠近步进电机的位置装设有变频器，步进电机的转子轴端部装设有扫描仪，无人机的底部两侧分别装设有控制器和图面构建器，图面构建器的底部装设有云传输器，步骤一，物体自定位及定位信息传输，步骤二，设定扫描条件，步骤三，扫描并计算，步骤四，实时输入数据并构图，步骤五，云传输图像。通过无人机匀速围绕在物体多次旋转，配合步进电机带动扫描仪的上下翻转，相对手持扫描，稳定性高，很难出现抖动或者顿挫的情况，投送至远程电脑上的重建构图效果较佳。
Description
技术领域
本发明属于物体构图技术领域，具体涉及一种物体表面曲面快速重建方法。
背景技术
结构光常用于带有曲面的物体扫描重建构图而使用，搭配计算机显示，能够得到物体的重建构图。
对物体扫描过程中，较常规使用的是结构光扫描仪，扫描仪与电脑达成远程数字协议，手持结构光扫描仪扫描过程中，通过电脑构图，但是，由于手持扫描过程中，无法保障恒定速度进行扫描，并且扫描过程中，结构光从发射至反馈容易在手持作用下出现抖动，因此在电脑上重建的物体构图易出现断裂或者模糊的情况，效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物体表面曲面快速重建方法，以解决现有技术中重建构图效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物体表面曲面快速重建方法，包括无人机，所述无人机的底部装设有支撑架，所述支撑架上装设有步进电机，所述支撑架上靠近步进电机的位置装设有变频器，所述步进电机的转子轴端部装设有扫描仪，所述无人机的底部两侧分别装设有控制器和图面构建器，所述图面构建器的底部装设有云传输器；
具体包括以下步骤：
步骤一：物体自定位及定位信息传输；
步骤二：设定扫描条件；
步骤三：扫描并计算；
步骤四：实时输入数据并构图；
步骤五：云传输图像。
优选的，所述控制器包含有定位信息存储模块，定位信息存储模块导向连接有巡航周长计算模块，巡航周长计算模块导向连接制动分析模块，制动分析模块分别导向连接有转速控制模块、转角控制模块和巡航控速模块，其中，转速控制模块和转角控制模块导向连接有频数转换模块，而频数转换模块导向连接变频器的输入模块端，巡航控速模块导向连接无人机的控速模块端。
优选的，所述图面构建器包含有实时存储模块，实时存储模块分别导向连接有距离分析模块和阵点构建模块且距离分析模块导向连接阵点构建模块，阵点构建模块导向连接有点位比例缩放模块，点位比例缩放模块导向连接有三维构建模块，三维构建模块导向连接有云传输器的输入模块端，而云传输器导向连接远程电脑。
优选的，所述步骤一中，确定物体上某个位置，并用定位器对该位置定位以及无人机初始运行位置定位，并通过定位器向控制器内发送物体定位信息。
优选的，所述步骤二中，定位信息被控制器中定位信息存储模块接收后，通过巡航周长计算模块计算出巡航周长，巡航周长计算模块将巡航周长数据传输至制动分析模块中，通过制动分析模块分析得出步进电机的转子轴转速、步进电机的转子轴的转角以及无人机环向巡航速度，步进电机的转子轴转速传输至转速控制模块中，步进电机的转子轴的转角传输至转角控制模块中，转速控制模块和转角控制模块接收的数据分别传输至频数转换模块中，得出变频器可输入的频数，并输入变频器的输入模块端，无人机环向巡航速度传输至无人机的控速模块端。
优选的，所述步骤三中，扫描仪扫描物体后，并将扫描内容传输至图面构建器的实时存储模块中，实时存储模块分别将数据传输至距离分析模块和阵点构建模块中，距离分析模块对数据分析计算，得到各扫描位置的距离数据。
优选的，所述步骤四中，距离分析模块将距离数据传输至阵点构建模块中，每个扫描位置的阵点匹配一个距离数据，阵点构建模块将以匹配距离数据的阵点信息传输至点位比例缩放模块中，对各个位置的阵点进行等比例缩放，缩放后的阵点参数投放至三维构建模块中，重建物体的外部三维构图。
优选的，所述步骤五中，三维构建模块将重建的物体外部三维构图投送至云传输器中，并通过云传输器将重将的物体外部三维构图投送至远程电脑中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的物体表面曲面快速重建方法，通过无人机匀速围绕在物体多次旋转，配合步进电机带动扫描仪的上下翻转，相对手持扫描，稳定性高，很难出现抖动或者顿挫的情况，投送至远程电脑上的重建构图效果较佳，解决了重建构图效果不佳的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的使用步骤示意图；
图3为本发明的控制器模块示意图；
图4为本发明的图面构建器模块示意图；
图5为本发明的无人机绕物多位置旋转示意图。
图中：1无人机、2支撑架、3步进电机、4变频器、5扫描仪、6控制器、7图面构建器、8云传输器。
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。
请参阅图1，一种物体表面曲面快速重建方法，包括无人机1，无人机1的型号为T11,无人机1的底部螺丝固定有支撑架2，支撑架2为下面位置设置圆板的方板结构，支撑架2上螺丝固定有步进电机3，支撑架2上靠近步进电机3的位置螺丝固定有变频器4，步进电机3的型号为86BYB250B，变频器4的型号为DM860H，变频器4的电源输出端通过导线连接步进电机3的电源控制端，变频器4的电源输入线连接无人机1内部电源接入端，步进电机3的转子轴端部螺丝固定有扫描仪5，扫描仪5的型号为HT-001-01，通过改变变频器4输入频数，能够改变步进电机3转子轴转动角度以及转动速度，无人机1的底部左侧螺丝固定有控制器6，无人机1的底部右侧螺丝固定有图面构建器7，控制器6包含有定位信息存储模块，定位信息存储模块自身带有蓝牙接收组块，外用定位器将物体定位信息通过蓝牙接通定位信息存储模块，并将定位器定位好的定位信息传输至定位信息存储模块，定位信息存储模块通过数据线连接巡航周长计算模块，通过无人机1自身定位信息和物体上定位信息结合，计算出无人机1圆环状巡航过程中的巡航周长，巡航周长计算模块通过传输线连接制动分析模块，制动分析模块的输出端分别连接转速控制模块、转角控制模块和巡航控速模块，其中，转速控制模块和转角控制模块连接有频数转换模块，其中，转速和转角在制动分析模块中按照无人机1巡航周长而定，本发明中，转速为1000r/min,无人机1每巡航一圈，逆时针转角为5度，因此使得扫描仪5向下旋转4度，因此无人机1多圈次巡航后，能够对物体上下位置的表面进行全面结构光扫描，实际使用过程中，可根据远程电脑重建构图的完整情况，手动遥控无人机1巡航圈次，频数转换模块导向连接变频器4的输入模块端，巡航控速模块导向连接无人机1的控速模块端，图面构建器7包含有实时存储模块，实时存储模块分别导向连接有距离分析模块和阵点构建模块且距离分析模块导向连接阵点构建模块，阵点构建模块导向连接有点位比例缩放模块，点位比例缩放模块导向连接有三维构建模块，三维构建模块通过传输线连接云传输器8的输入模块端，而云传输器8导向连接远程电脑，图面构建器7的底部螺丝固定有云传输器8，云传输器8的型号为宏天云TX1000。
参阅图2、图3、图4和图5，具体包括以下步骤：
步骤一：物体自定位及定位信息传输，步骤一中，确定物体上某个位置，并用定位器对该位置定位以及无人机1初始运行位置定位，通过定位器向控制器6内发送物体定位信息，其中定位器的型号选用GT07。
步骤二：设定扫描条件，步骤二中，定位信息被控制器6中定位信息存储模块接收后，通过巡航周长计算模块计算出巡航周长，巡航周长计算模块将巡航周长数据传输至制动分析模块中，通过制动分析模块分析得出步进电机3的转子轴转速、步进电机3的转子轴的转角以及无人机1环向巡航速度，步进电机3的转子轴转速传输至转速控制模块中，步进电机3的转子轴的转角传输至转角控制模块中，转速控制模块和转角控制模块接收的数据分别传输至频数转换模块中，得出变频器4可输入的频数，并输入变频器4的输入模块端，无人机1环向巡航速度传输至无人机1的控速模块端。
步骤三：扫描并计算，步骤三中，扫描仪5扫描物体后，并将扫描内容传输至图面构建器7的实时存储模块中，实时存储模块分别将数据传输至距离分析模块和阵点构建模块中，距离分析模块对数据分析计算，得到各扫描位置的距离数据。
步骤四：实时输入数据并构图，步骤四中，距离分析模块将距离数据传输至阵点构建模块中，每个扫描位置的阵点匹配一个距离数据，阵点构建模块将以匹配距离数据的阵点信息传输至点位比例缩放模块中，对各个位置的阵点进行等比例缩放，缩放后的阵点参数投放至三维构建模块中，重建物体的外部三维构图
步骤五：云传输图像，步骤五中，三维构建模块将重建的物体外部三维构图投送至云传输器8中，并通过云传输器将重将的物体外部三维构图投送至远程电脑中。
本发明提供的物体表面曲面快速重建方法，通过无人机匀速围绕在物体多次旋转，配合步进电机3带动扫描仪5的上下翻转，相对手持扫描，稳定性高，很难出现抖动或者顿挫的情况，投送至远程电脑上的重建构图效果较佳，并且扫描过程中，无需手持扫描，更加方便。
Claims (6)
1.一种物体表面曲面快速重建方法，包括无人机(1)，其特征在于：所述无人机(1)的底部装设有支撑架(2)，所述支撑架(2)上装设有步进电机(3)，所述支撑架(2)上靠近步进电机(3)的位置装设有变频器(4)，所述步进电机(3)的转子轴端部装设有扫描仪(5)，所述无人机(1)的底部两侧分别装设有控制器(6)和图面构建器(7)，所述图面构建器(7)的底部装设有云传输器(8)，所述控制器(6)包含有定位信息存储模块，定位信息存储模块导向连接有巡航周长计算模块，巡航周长计算模块导向连接制动分析模块，制动分析模块分别导向连接有转速控制模块、转角控制模块和巡航控速模块，其中，转速控制模块和转角控制模块导向连接有频数转换模块，而频数转换模块导向连接变频器(4)的输入模块端，巡航控速模块导向连接无人机(1)的控速模块端；
具体包括以下步骤：
步骤一：物体自定位及定位信息传输：在自定位时，确定物体上某个位置，并用定位器对该位置定位以及无人机(1)初始运行位置定位，并通过定位器向控制器(6)内发送物体定位信息；
步骤二：所述控制器(6)设定扫描条件；
步骤三：所述扫描仪(5)扫描并由所述图面构建器(7)计算；
步骤四：向所述图面构建器(7)实时输入数据并构图；
步骤五：向远程电脑云传输图像。
2.根据权利要求1所述的一种物体表面曲面快速重建方法，其特征在于：所述图面构建器(7)包含有实时存储模块，实时存储模块分别导向连接有距离分析模块和阵点构建模块且距离分析模块导向连接阵点构建模块，阵点构建模块导向连接有点位比例缩放模块，点位比例缩放模块导向连接有三维构建模块，三维构建模块导向连接有云传输器(8)的输入模块端，而云传输器(8)导向连接远程电脑。
3.根据权利要求1所述的一种物体表面曲面快速重建方法，其特征在于：所述步骤二中，所述控制器(6)包括定位信息存储模块、巡航周长计算模块、制动分析模块、转速控制模块、转角控制模块和频数转换模块，定位信息被控制器(6)中定位信息存储模块接收后，通过巡航周长计算模块计算出巡航周长，巡航周长计算模块将巡航周长数据传输至制动分析模块中，通过制动分析模块分析得出步进电机(3)的转子轴转速、步进电机(3)的转子轴的转角以及无人机(1)环向巡航速度，步进电机(3)的转子轴转速传输至转速控制模块中，步进电机(3)的转子轴的转角传输至转角控制模块中，转速控制模块和转角控制模块接收的数据分别传输至频数转换模块中，得出变频器(4)可输入的频数，并输入变频器(4)的输入模块端，无人机(1)环向巡航速度传输至无人机(1)的控速模块端。
4.根据权利要求1所述的一种物体表面曲面快速重建方法，其特征在于：所述步骤三中，所述图面构建器(7)包括实时存储模块、距离分析模块和阵点构建模块，扫描仪(5)扫描物体后，并将扫描内容传输至图面构建器(7)的实时存储模块中，实时存储模块分别将数据传输至距离分析模块和阵点构建模块中，距离分析模块对数据分析计算，得到各扫描位置的距离数据。
5.根据权利要求1所述的一种物体表面曲面快速重建方法，其特征在于：所述步骤四中，所述图面构建器(7)还包括点位比例缩放模块和三维构建模块，距离分析模块将距离数据传输至阵点构建模块中，每个扫描位置的阵点匹配一个距离数据，阵点构建模块将以匹配距离数据的阵点信息传输至点位比例缩放模块中，对各个位置的阵点进行等比例缩放，缩放后的阵点参数投放至三维构建模块中，重建物体的外部三维构图。
6.根据权利要求1所述的一种物体表面曲面快速重建方法，其特征在于：所述步骤五中，三维构建模块将重建的物体外部三维构图投送至云传输器(8)中，并通过云传输器将重建的物体外部三维构图投送至远程电脑中。
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