CN114095625A - 一种图片数据采集装置 - Google Patents

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石望兴
凌子昊
薛超
杨乐
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Abstract

本发明公开了一种图片数据采集装置，包括框架、传动机构、光源组件和相机夹持机构；框架为采集装置的主体；传动机构主要控制三个方向的运动，分别是相机横向以及上下运动，载物盘的前后运动。相机夹持部分主要由一个齿轮和两个齿条组成，实现对相机的夹紧和松开；光照部分可以给载物台上的物体提供充足的光照，可以调节光源照射的角度，从而使物体达到所需要的光照强度。本发明装置可以提高图片采集效率，降低图片采集成本。本发明装置在图片采集过程中可严格控制摄像头角度、光照强度、光照距离和光照角度等来逐步使采集到的图片处于最佳光照条件。

Description

一种图片数据采集装置
技术领域
本发明属于图像采集技术领域，具体涉及一种数据采集装置。
背景技术
人工智能已经应用得到各行各业，如人脸识别、智慧交通、生产线自动检测、以及拍照识别搜索等。所说的人工智能技术主要是指机器学习，机器学习中的神经网络需要大量的数据进行学习。所以图片数据集的制作变得至关重要，有了高质量的图片数据集，在神经网络训练的时候才能够训练出更优的参数，可以提高网络的识别准确率，降低网络训练时长。传统的图片采集，大多数采用手持式的设备进行图片的采集，在采集时很难控制相机角度、光照以及图片位姿，导致所采集的图片质量较低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种图片数据采集装置，包括框架、传动机构、光源组件和相机夹持机构；框架为采集装置的主体；传动机构主要控制三个方向的运动，分别是相机横向以及上下运动，载物盘的前后运动。相机夹持部分主要由一个齿轮和两个齿条组成，实现对相机的夹紧和松开；光照部分可以给载物台上的物体提供充足的光照，可以调节光源照射的角度，从而使物体达到所需要的光照强度。本发明装置可以提高图片采集效率，降低图片采集成本。本发明装置在图片采集过程中可严格控制摄像头角度、光照强度、光照距离和光照角度等来逐步使采集到的图片处于最佳光照条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种图片数据采集装置，包括框架、传动机构、光源组件和相机夹持机构；
所述框架包括相机机架导轨、机架、载物台、载物台导轨和底座机架；所述相机机架导轨在框架上部，所述底座机架在框架下部，所述机架连接相机机架导轨和底座机架；所述载物台导轨安装在底座机架上，所述载物台能沿着载物台导轨移动；
所述传动机构包括横向传动机构、纵向传动机构和上下传动机构；
所述横向传动机构包括第一滚动轴承座及滚动轴承、第一螺母、第一滑块、第一螺杆、第二滚动轴承座及滚动轴承和第一步进电机；所述第一滚动轴承座及滚动轴承固定安装在机架上，所述第二滚动轴承座及滚动轴承固定安装在相机机架导轨上；所述第一螺杆一端安装在第一滚动轴承座及滚动轴承中，另一端安装在第二滚动轴承座及滚动轴承中；所述第一螺母安装在第一螺杆上，所述第一滑块和第一螺母固定连接；所述第一步进电机通过联轴器与第一螺杆连接，通过第一螺母带动第一滑块横向移动；
所述纵向传动机构包括第二螺母、第二螺杆、第二滑块、第二步进电机、第一带轮、第二带轮；所述第二螺杆两端固定在底座机架上；所述第二螺母安装在第二螺杆上；所述第二滑块安装在载物台导轨上；所述载物台同时固定在第二滑块和第二螺母上；所述第二带轮安装在第二螺杆一端，第一带轮和第二带轮通过皮带连接，所述第二步进电机驱动第一带轮，将动力传递到第二螺杆上，第二螺杆转动，带动载物台纵向移动，实现被拍物体的纵向位移；
所述上下传动机构包括由第三步进电机、轴承及轴承座、第三螺杆、第三螺母、背板、第三滑块和相机夹持导轨；所述背板与第一滑块固定连接；所述第三步进电机、相机导轨和轴承及轴承座都固定在背板上；所述第三螺杆安装在轴承及轴承座上；所述第三螺母安装在第三螺杆上；所述第三滑块安装在相机夹持导轨上；所述第三步进电机通过联轴器与第三螺杆连接，第三螺杆转动带动第三螺母上下移动；
所述光源组件包括底座、杆件、铰链和条形光源；所述底座通过螺栓固定在机架上；所述条形光源通过铰链和杆件安装在底座上；所述铰链转动能够调整条形光源对被拍物体的角度；
所述相机夹持机构包括相机固定基座、第四步进电机、伸缩杆、乳胶吸盘、夹爪、齿轮、齿条、相机导轨和相机夹持滑块；所述相机夹持滑块固定在第三螺母和第三滑块上；所述相机固定基座固定安装在相机夹持滑块底部；所述相机导轨固定安装在相机固定基座上；所述夹爪分为左右两个，与齿条固定连接并安装在相机导轨上，所述两个夹爪末端都安装有乳胶吸盘；所述第四步进电机驱动齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条带动两个夹爪沿相机导轨相向或反向移动，使夹爪末端的乳胶吸盘夹紧相机或松开相机；所述伸缩杆两端分别在两个夹爪上，伸缩杆起到辅助支撑和定位的作用。
优选地，所述相机机架导轨为铝制相机机架导轨。
优选地，所述光源组件有左右对称的两组。
优选地，所述载物台导轨有两根，分别安装在第二螺杆两侧；所述第二滑块有四个，两两分别安装在载物台导轨上。
优选地，所述相机夹持导轨有两根，分别安装在第三螺杆两侧；所述第三滑块有个四个，两两分别安装在相机夹持导轨上。
本发明的有益效果如下：
1.本发明装置可以提高图片采集效率，降低图片采集成本。
2.本发明装置在图片采集过程中可严格控制摄像头角度、光照强度、光照距离和光照角度等来逐步使采集到的图片处于最佳光照条件。
3.本发明装置可以自动的移动摄像头的位置以及物体的位置，使物体和摄像头的相对位置处于一个最佳拍摄位姿。
附图说明
图1为本发明装置的正视图。
图2为本发明装置的侧视图。
图3为本发明装置的轴测图。
图4为本发明装置的框架结构图。
图5为本发明装置的横向传动机构图示。
图6为本发明装置的纵向传动结构图示。
图7为本发明装置的上下传动结构图示。
图8为本发明装置的光源组件图示。
图9为本发明装置的相机夹持机构的轴测图。
图10为本发明装置的相机夹持机构的俯视图。
图11为本发明装置的相机夹持机构安装图。
图中：相机机架导轨1-1、机架1-2、载物台1-3、载物台导轨1-4、底座机架1-5、第一滚动轴承座及滚动轴承2-1、第一螺母2-2、第一滑块2-3、第一螺杆2-4、第二滚动轴承座及滚动轴承2-5、第一步进电机2-6、第二螺母3-1、第二螺杆3-2、第二滑块3-3、第二步进电机3-4、第一带轮3-5、第二带轮3-6、第三步进电机4-1、轴承及轴承座4-2、第三螺杆4-3、第三螺母4-4、背板4-5、第三滑块4-6、相机夹持导轨4-7、底座5-1、杆件5-2、铰链5-3、条形光源5-4、相机固定基座6-1、第四步进电机6-2、伸缩杆6-3、乳胶吸盘6-4、夹爪6-5、齿轮6-6、齿条6-7、相机导轨6-8、相机夹持滑块6-9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明为解决现有技术问题提出一种图片数据采集装置，可以控制光照的角度，相机的角度以及相机头的位置、载物台物体的位置，通过调节相机与物体的相对位置来寻找到最佳拍摄位姿，再通过调节光源角度以及光源强度来拍摄最佳图片效果。
如图1到图3，一种图片数据采集装置，包括框架、传动机构、光源组件和相机夹持机构；
如图4所示，所述框架包括相机机架导轨1-1、机架1-2、载物台1-3、载物台导轨1-4和底座机架1-5；所述相机机架导轨1-1在框架上部，所述底座机架1-5在框架下部，所述机架1-2连接相机机架导轨1-1和底座机架1-5；所述载物台导轨1-4安装在底座机架1-5上，所述载物台1-3能沿着载物台导轨1-4移动；
所述传动机构包括横向传动机构、纵向传动机构和上下传动机构；
如图5所述，所述横向传动机构包括第一滚动轴承座及滚动轴承2-1、第一螺母2-2、第一滑块2-3、第一螺杆2-4、第二滚动轴承座及滚动轴承2-5和第一步进电机2-6；所述第一滚动轴承座及滚动轴承2-1固定安装在机架1-2上，所述第二滚动轴承座及滚动轴承2-5固定安装在相机机架导轨1-1上；所述第一螺杆2-4一端安装在第一滚动轴承座及滚动轴承2-1中，另一端安装在第二滚动轴承座及滚动轴承2-5中；所述第一螺母2-2安装在第一螺杆2-4上，所述第一滑块2-3和第一螺母2-2固定连接；所述第一步进电机2-6通过联轴器与第一螺杆2-4连接，通过第一螺母2-2带动第一滑块2-3横向移动；
如图6所示，所述纵向传动机构包括第二螺母3-1、第二螺杆3-2、第二滑块3-3、第二步进电机3-4、第一带轮3-5、第二带轮3-6；所述第二螺杆3-2两端固定在底座机架1-5上；所述第二螺母3-1安装在第二螺杆3-2上；所述第二滑块3-3安装在载物台导轨1-4上；所述载物台1-3同时固定在第二滑块3-3和第二螺母3-1上；所述第二带轮3-6安装在第二螺杆3-2一端，第一带轮3-5和第二带轮3-6通过皮带连接，所述第二步进电机3-4驱动第一带轮3-5，将动力传递到第二螺杆3-2上，第二螺杆3-2转动，带动载物台1-3纵向移动，实现被拍物体的纵向位移；
如图7所示，所述上下传动机构包括由第三步进电机4-1、轴承及轴承座4-2、第三螺杆4-3、第三螺母4-4、背板4-5、第三滑块4-6和相机夹持导轨4-7；所述背板4-5与第一滑块2-3固定连接；所述第三步进电机4-1、相机导轨和轴承及轴承座4-2都固定在背板4-5上；所述第三螺杆4-3安装在轴承及轴承座4-2上；所述第三螺母4-4安装在第三螺杆4-3上；所述第三滑块4-6安装在相机夹持导轨4-7上；所述第三步进电机4-1通过联轴器与第三螺杆4-3连接，第三螺杆4-3转动带动第三螺母4-4上下移动；
如图8所示，所述光源组件包括底座5-1、杆件5-2、铰链5-3和条形光源5-4；所述底座通过螺栓固定在机架1-2上；所述条形光源5-4通过铰链5-3和杆件5-2安装在底座5-1上；所述铰链5-3转动能够调整条形光源5-4对被拍物体的角度和距离；
如图9-图11所示，所述相机夹持机构包括相机固定基座6-1、第四步进电机6-2、伸缩杆6-3、乳胶吸盘6-4、夹爪6-5、齿轮6-6、齿条6-7、相机导轨6-8和相机夹持滑块6-9；所述相机夹持滑块6-9固定在第三螺母4-4和第三滑块4-6上；所述相机固定基座6-1固定安装在相机夹持滑块6-9底部；所述相机导轨6-8固定安装在相机固定基座6-1上；所述夹爪6-5分为左右两个，与齿条6-7固定连接并安装在相机导轨6-8上，所述两个夹爪6-5末端都安装有乳胶吸盘6-4；所述第四步进电机6-2驱动齿轮6-6，齿轮6-6与齿条6-7啮合，齿条6-7带动两个夹爪6-5沿相机导轨6-8相向或反向移动，使夹爪6-5末端的乳胶吸盘6-4夹紧相机或松开相机，乳胶吸盘可以减少在夹紧时对相机的磨损，起到一个缓冲的作用；所述伸缩杆6-3两端分别在两个夹爪6-5上，伸缩杆6-3起到辅助支撑、控制位移范围和定位的作用。
优选地，所述相机机架导轨1-1为铝制相机机架导轨。
优选地，所述光源组件有左右对称的两组。
优选地，所述载物台导轨1-4有两根，分别安装在第二螺杆3-2两侧；所述第二滑块3-3有四个，两两分别安装在载物台导轨1-4上。
优选地，所述相机夹持导轨4-7有两根，分别安装在第三螺杆4-3两侧；所述第三滑块4-6有个四个，两两分别安装在相机夹持导轨4-7上。
本发明装置还可以进一步实现以下的功能：
1：通过光源组件与传动组件的相互配合，实时的调整摄像机的位置和载物台的位置以及光源的角度。通过计算机来对它们之间的位置调节进行控制，从而实现图片数据的自动采集，并发送到PC端。
2：研究摄像头位置对采集数据集质量的影响。本装置可以利用控制变量法研究图像数据集采集过程中不同的摄像头位姿，光源条件下数据集的质量高低。训练对比测试结果，分析摄像机在不同位姿下的识别精度，获取最优摄像机拍摄位姿。
3：研究光照条件对采集数据集质量的影响。通过调节不同光照强度以及光照角度来分析光照对图片训练结果的影响。

Claims (5)

1.一种图片数据采集装置，其特征在于，包括框架、传动机构、光源组件和相机夹持机构；
所述框架包括相机机架导轨、机架、载物台、载物台导轨和底座机架；所述相机机架导轨在框架上部，所述底座机架在框架下部，所述机架连接相机机架导轨和底座机架；所述载物台导轨安装在底座机架上，所述载物台能沿着载物台导轨移动；
所述传动机构包括横向传动机构、纵向传动机构和上下传动机构；
所述横向传动机构包括第一滚动轴承座及滚动轴承、第一螺母、第一滑块、第一螺杆、第二滚动轴承座及滚动轴承和第一步进电机；所述第一滚动轴承座及滚动轴承固定安装在机架上，所述第二滚动轴承座及滚动轴承固定安装在相机机架导轨上；所述第一螺杆一端安装在第一滚动轴承座及滚动轴承中，另一端安装在第二滚动轴承座及滚动轴承中；所述第一螺母安装在第一螺杆上，所述第一滑块和第一螺母固定连接；所述第一步进电机通过联轴器与第一螺杆连接，通过第一螺母带动第一滑块横向移动；
所述纵向传动机构包括第二螺母、第二螺杆、第二滑块、第二步进电机、第一带轮、第二带轮；所述第二螺杆两端固定在底座机架上；所述第二螺母安装在第二螺杆上；所述第二滑块安装在载物台导轨上；所述载物台同时固定在第二滑块和第二螺母上；所述第二带轮安装在第二螺杆一端，第一带轮和第二带轮通过皮带连接，所述第二步进电机驱动第一带轮，将动力传递到第二螺杆上，第二螺杆转动，带动载物台纵向移动，实现被拍物体的纵向位移；
所述上下传动机构包括由第三步进电机、轴承及轴承座、第三螺杆、第三螺母、背板、第三滑块和相机夹持导轨；所述背板与第一滑块固定连接；所述第三步进电机、相机导轨和轴承及轴承座都固定在背板上；所述第三螺杆安装在轴承及轴承座上；所述第三螺母安装在第三螺杆上；所述第三滑块安装在相机夹持导轨上；所述第三步进电机通过联轴器与第三螺杆连接，第三螺杆转动带动第三螺母上下移动；
所述光源组件包括底座、杆件、铰链和条形光源；所述底座通过螺栓固定在机架上；所述条形光源通过铰链和杆件安装在底座上；所述铰链转动能够调整条形光源对被拍物体的角度；
所述相机夹持机构包括相机固定基座、第四步进电机、伸缩杆、乳胶吸盘、夹爪、齿轮、齿条、相机导轨和相机夹持滑块；所述相机夹持滑块固定在第三螺母和第三滑块上；所述相机固定基座固定安装在相机夹持滑块底部；所述相机导轨固定安装在相机固定基座上；所述夹爪分为左右两个，与齿条固定连接并安装在相机导轨上，所述两个夹爪末端都安装有乳胶吸盘；所述第四步进电机驱动齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条带动两个夹爪沿相机导轨相向或反向移动，使夹爪末端的乳胶吸盘夹紧相机或松开相机；所述伸缩杆两端分别在两个夹爪上，伸缩杆起到辅助支撑和定位的作用。
2.根据权利要求1所述的一种图片数据采集装置，其特征在于，所述相机机架导轨为铝制相机机架导轨。
3.根据权利要求1所述的一种图片数据采集装置，其特征在于，所述光源组件有左右对称的两组。
4.根据权利要求1所述的一种图片数据采集装置，其特征在于，所述载物台导轨有两根，分别安装在第二螺杆两侧；所述第二滑块有四个，两两分别安装在载物台导轨上。
5.根据权利要求1所述的一种图片数据采集装置，其特征在于，所述相机夹持导轨有两根，分别安装在第三螺杆两侧；所述第三滑块有个四个，两两分别安装在相机夹持导轨上。
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