CN115359183B - 一种三维模型表现装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种三维模型表现装置，包括：真实图像采集单元生成电子三维模型；检测区域标定单元在待测物体上标定待检测区域；法线标定单元确定待测物体的待测面的法线；角度测量单元实时检测检测区域标定单元朝向线与法线的夹角输出角度检测信号；测距单元用于：沿防线法方向确定三维模型表现装置与待测物体的距离输出距离检测信号；基于预设的计算方式计算三维模型表现装置与待检测区域的距离；影像投射单元确定三维模型表现装置与待测物体的相对位置；根据电子三维模型和三维模型表现装置与待测物体的相对位置建立虚拟投射场景；将所述待检测区域对应的电子三维模型投射在待检测区域。本申请具有减小隐蔽工程的位置信息的获取难度的效果。

Description

一种三维模型表现装置
技术领域
本申请涉及计算机辅助工程管理的领域，尤其是涉及一种三维模型表现装置。
背景技术
建筑工程中有大部分内容是隐蔽工程，如楼板和墙体内的钢筋、水电管线，房间吊顶内的龙骨等，在建筑工程改造、运行维护中经常会涉及对隐蔽工程的处理，例如在墙体打洞、植入设备安装固定装置、检修房间吊顶内的水电线路等。由于隐蔽工程的不可见性，上述施工活动中难以获取隐蔽工程的位置，进而在施工过程中容易对隐蔽工程造成影响。
目前，减少施工过程对隐蔽工程的损坏或因隐蔽工程从而影响施工的进行，在施工前，作业人员会投入大量的精力在传统测量作业中，采用钢尺、直尺等测量设备，按照设计图纸对现场进行测绘，获取隐蔽工程的位置信息并做出标记。
发明内容
为了减小隐蔽工程的位置信息的获取难度，本申请提供了一种三维模型表现装置。
一种三维模型表现装置，包括：
真实图像采集单元，用于获取待测物体内隐蔽工程的三维实景影像，并根据所述三维实景影像生成电子三维模型；
检测区域标定单元，用于根据预设的标定指令在待测物体上标定待检测区域；
法线标定单元，用于基于预设的确定规则确定所述待测物体的待测面的法线；
角度测量单元，用于实时检测所述检测区域标定单元朝向线与所述法线的夹角，输出角度检测信号；
测距单元用于：
沿所述法线方向确定所述三维模型表现装置与所述待测物体的距离，输出距离检测信号；
基于预设的计算方式，根据所述距离检测信号和角度检测信号计算三维模型表现装置与所述待检测区域的距离；
影像投射单元用于：
根据所述待测物体的待测面的法线和三维模型表现装置与所述待检测区域的距离确定三维模型表现装置与所述待测物体的相对位置；
根据所述电子三维模型和三维模型表现装置与所述待测物体的相对位置，建立虚拟投射场景，所述虚拟投射场景包括三维模型装置和待测物体的电子三维模型；
基于预设的投射规则，根据虚拟投射场景将所述待检测区域对应的电子三维模型投射在所述待检测区域；
所述检测区域标定单元和所述影像投射单元的视场角以及照射位置均相同。
通过采用上述技术方案，通过设置真实图像采集单元采集隐蔽工程的三维实景影像并生成电子三维模型，通过检测区域标定单元在所述待测面上标定待检测区域，通过法线标定单元确定待测面的法线，通过测距单元测量三维表现装置位所在置与所述待检测区域之间的距离，通过影像投射单元，将待检测区域对应的电子三维模型投射在待检测区域的待检测位置，采用上述方案，使得工作人员能清晰查看待检测区域的隐蔽工程，且使得在进行隐蔽工程检测时，不需要工作人员采用钢尺、直尺等测量设备，按照设计图纸对现场进行测绘，减小隐蔽工程的位置信息的获取难度。
可选的，还包括控制终端，所述控制终端用于实现对三维模型表现装置的控制以及显示电子三维模型。
通过采用上述技术方案，通过设置控制终端，可通过控制终端输出调节指令，调节待检测区域的位置以及大小，同时可通过控制终端查看电子三维模型。
可选的，所述真实图像采集装置包括三维扫描器和第一处理单元；
所述三维扫描器用于扫描待检测区域形成三维扫描点云模型；
所述第一处理单元用于接收所述三维扫描点云模型并根据所述三维扫描点云模型形成电子三维模型。
通过采用上述技术方案，通过设置三维扫描器扫描待检测区域形成三维扫描点云模型，第一处理单元根据三维扫描点云模型形成电子三维模型，便于隐蔽工程位置的获取。
可选的，法线标定单元包括激光发射装置、光线过滤元件、光线感应元件和第二处理单元，所述光线过滤元件和所述光线感应元件为尺寸相等的圆形，所述激光发射装置、光线感应元件和光线过滤元件依次设置，且所述激光发射装置、所述光线感应元件的圆心和所述光线过滤元件的圆心在同一直线上，所述激光发射装置的发射端朝向所述光线感应元件；
所述激光发射装置用于发射激光；
所述光线感应元件并用于接收所述待测面反射的激光输出识别信号；
所述第二处理单元用于：
根据所述识别信号确定所述待测面反射的激光在所述光线感应元件上形成的光斑与所述光线感应元件的圆心的相对位置；
确定光斑位置与所述光线感应元件圆心的连线；
根据所述连线以及光斑与所述光线感应元件的圆心的相对位置输出调节信号以调节所述激光发射装置发射端的朝向；
当所述光斑与所述光线感应元件的圆心重合时，输出停止信号，控制激光发射装置停止动作。
可选的，所述角度测量单元为角度传感器。
可选的，所述测距装置包括测距仪和第三处理单元；
所述测距仪用于沿所述防线法方向确定所述三维模型表现装置与所述待测物体的距离，输出距离检测信号；
所述第四处理单元用于：
获取角度检测信号，基于预设的计算方式根据所述距离检测信号和角度检测信号计算三维模型表现装置与所述待检测区域的距离。
可选的，所述预设的计算方式为：
L=d/cos（b）；其中L为三维模型表现装置与所述待检测区域的距离，d为所述距离检测信号反应的距离值，b为所述角度检测信号反应的角度值。
可选的，所述影像投射单元包括投影仪和第五处理单元；
第四处理单元用于获取虚拟投射场景中待检测区域对应的电子三维模型，并输出投射信号；
所述投影仪接收所述投射信号，将待检测区域对应的电子三维模型投射到所述待测物体上的待检测区域。
可选的，所述检测区域标定单元包括壳体，所述壳体的一端的侧壁上设置有透光区，所述壳体内滑动设置有发光装置，所述发光装置用于发射可见光以通过透光区在所述待测物体上形成封闭的待检测区域。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
通过设置真实图像采集单元采集隐蔽工程的三维实景影像并生成电子三维模型，通过检测区域标定单元在所述待测面上标定待检测区域，通过法线标定单元确定待测面的法线，通过测距单元测量三维表现装置位所在置与所述待检测区域之间的距离，通过影像投射单元，将待检测区域对应的电子三维模型投射在待检测区域的待检测位置，采用上述方案，使得工作人员能清晰查看待检测区域的隐蔽工程，且使得在进行隐蔽工程检测时，不需要工作人员采用钢尺、直尺等测量设备，按照设计图纸对现场进行测绘，减小隐蔽工程的位置信息的获取难度。
附图说明
图1是本申请提供的三维模型表现装置的应用场景示意图。
图2是本申请提供的三维模型表现装置的整体结构框图。
图3是本申请提供的三维模型表现装置的检测区域标定单元的结构示意图。
图4是本申请提供的三维模型表现装置的检测区域标定单元的透光区的主视图。
图5是本申请提供的三维模型表现装置的法线标注示意图。
图6是本申请提供的三维模型表现装置的法线标注过程中光线感应元件的主视图。
附图标记说明：1、三维模型表现装置；11、真实图像采集单元；12、检测区域标定单元；121、壳体；1211、透光区；1212、发光装置；1213、电动推杆；13、法线标定单元；131、激光发射装置；132、光线感应元件；133、光线过滤元件；14、角度测量单元；15、测距单元；16、影像投射单元；17、控制终端；2、待测物体；21、待检测区域。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-6及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种三维模型表现装置1。参照图1和图2，一种三维模型表现装置1包括：真实图像采集单元11、检测区域标定单元12、法线标定单元13、角度测量单元14、测距单元15和影像投射单元16，真实图像采集单元11、检测区域标定单元12、法线标定单元13、角度测量单元14、测距单元15和影像投射单元16均集成在一起形成三维模型表现装置1，且检测区域标定单元12和影像投射单元16的视场角以及照射位置在工作过程中一直保持相同。
工作时，将三维模型表现装置1设置在预设位置，使得三维模型表现装置1与待检测物体垂直，通过真实图像采集单元11获取带检测物体内的隐蔽工程的三维使劲影像并根据三维实景影像生成待测物体2的电子三维模型，本实施例中，真实图像采集单元11包括三维扫描器和第一处理单元，三维扫描器对待测物体2进行扫描，形成待测物体2的三维扫描点云模型，第一处理单元获取待测物体2的三维扫描点云模型并根据三维扫描点云模型形成待测物体2的电子三维模型，根据三维扫描点云模型形成电子三维模型为本领域技术人员公知的技术手段，在此不做过多赘述。
通过检测区域标定单元12根据预设的标定指令在待检测物体上标定待检测区域21，本实施例中，预设的标定指令可为工作人员预先存储在检测区域标定单元12内，也可通过外部智能设备实时输入。
参照图3和图4，检测区域标定单元12包括壳体121，壳体121整体为长方体状，壳体121采用诸如铁、铝等不透光的材质制成，在壳体121内沿壳体121的长度方向水平滑动设置有发光装置1212，在发光装置1212的发光端朝向的壳体121的侧壁上开设有矩形环状的透光区1211，透光区1211内固定设置有透光片，发光装置1212的发光端的中心与透光区1211的中心的连线垂直于透光区1211所在的侧壁，在进行待检测区域21标定时，发光装置1212发光透过透光片照射在待测物体2上，在待测物体2上形成矩形的待检测区域21，同时可通过调整发光装置1212距离透光片的距离，从而调整待检测区域21的大小；发光装置1212的运动可通过电动推杆1213进行驱动，电动推杆1213的驱动端与发光装置1212固定连接，电动推杆1213的另一端与壳体121中发光装置1212的发光端背离的侧壁固定连接。
参照图5和图6，待检测区域21标定后，通过法线标定单元13基于预设的确定规则，标注待检测物体的待测面的法线，待测面为待检测区域21所在的平面，法线标注完成后，检测区域标定单元12在标定过程中，角度测量单元14实时检测检测区域标定单元12的朝向线与待测面法线的夹角输出角度检测信号，本实施例中，角度测量单元14为角度传感器，当完成法线标注时，此时角度传感器输出的角度检测信号反应的角度值为0。
本实施例中，法线标定单元13包括激光发射装置131、光线过滤元件133、光线感应元件132和第二处理单元，光线过滤元件133和光线感应元件132为尺寸相等的圆形，激光发射装置131、光线感应元件132和光线过滤元件133依次设置，且激光发射装置131、光线感应元件132的圆心和所述光线过滤元件133的圆心在同一直线上，激光发射装置131的发射端朝向光线感应元件132。
进行法线标定时，预设的确定规则为：第二处理单元接收控制终端17输出的标注指令，输出控制信号，控制激光发射装置131朝待测物体2的待测面发射激光，待测物体2反射的激光通过光线过滤元件133反射到光线感应元件132上，并在光线感应元件132上形成光斑，光线感应元件132识别到光斑输出识别信号，第二处理单元接收识别信号，确定光斑在光线感应元件132上的位置，从而确定反射的激光形成的光斑与光线感应元件132的圆心的相对位置，确定光斑与圆心的连线，之后控制激光发射装置131动作，使得反射形成的光斑沿光斑与圆心的连线运动，直至光斑与圆心重合此时输出停止信号，控制激光发射装置131停止动作，完成法线的标注。
测距单元15用于沿法线方向测量三维模型表现装置1与待测面之间的距离，输出距离检测信号，并根据距离检测信号和角度检测信号基于预设的计算方式计算出三维模型表现装置1和待检测区域21之间的距离。
本实施例中，测距单元15包括测距仪和第三处理单元，测距仪用于沿法线方向测量待测物体2与三维模型表现装置1的距离，输出距离检测信号，法线标注完成后，第三处理单元接收第二处理单元输出的停止信号，控制测距仪启动，测距完成后，第三处理单元接收距离检测信号和角度检测信号，距离检测信号反应的为沿法线方向待测物体2与三维模型表现装置1的距离值，角度检测信号为待检测区域21标定完成后，检测区域标定单元12朝向线与法线的夹角的角度，接收到距离检测信号和角度检测信号后可根据预设的计算方式：L=d/cos（b）；计算三维模型表现装置1与待检测区域21的距离，其中，L为三维模型表现装置1与待检测区域21的距离，d为距离检测信号反应的距离值，b为角度检测信号反应的角度值。
影像投射单元16包括投影仪和第四处理单元，第四处理单元根据待测物体2的待测面的法线和三维模型表现装置1与待检测区域21的距离确定三维模型表现装置1与待测物体2的相对位置，即三维模型表现装置1所在位置的点为法线上的一点，之后在根据三维模型表现装置1距离待测面的距离确定三维模型表现装置1相对于待测物体2的相对位置，确定三维模型表现装置1和待测物体2的相对位置后，根据三维模型表现装置1和待测物体2的电子三维模型建立虚拟投射场景，在虚拟投射场景中包括待三维模型表现装置1和待测物体2，且虚拟投射场景和真实投射场景完全一致，即虚拟投射场景中三维模型表现装置1和待测物体2的大小以及三维模型表现装置1与待测物体2的相对位置关系与真实投射场景完全相同。
虚拟投射场景建立后，第四处理单元接收控制终端17输出的检测指令，控制虚拟投射场景中的检测区域标定单元12在待测物体2的电子三维模型上标定待检区域后，输出标定指令控制真实场景中的检测区域标定单元12做相同的动作，同时获取虚拟投射场景中待检测区域21对应的三维电子模型，输出投射指令至投影仪，投影仪接收投射指令将虚拟投射场景中电子三维模型上标定的待检测区域21投射的真实待检物体的相应待检测区域21，实现待检测区域21隐蔽工程的获取。
本申请实施例上述第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第二处理单元可以为具有数据处理功能的独立的模块，也可以集成在一个具有数据处理功能的处理器中，本实施例优选为集成在处理器中。
采用上述方式，通过建立虚拟投射场景并使虚拟投射场景与真实投射场景完全一致，且待检测区域21标定单元12和影像投射单元16的视场角以及照射位置完成相同，因此，当工作人员查看待测物体2上某一区域的隐蔽工程时，控制虚拟投射场景的三维模型表现装置1，在电子三维模型上标定待检测区域21，同时控制真实投射场景中的三维模型表现装置1在待测物体2上标定相同的待检测区域21，之后将虚拟投射场景中标定的电子三维模型上的待检测区域21通过真实投射场景中的三维模型表现装置1投射到待测物体2的待检测区域21即可实现待检测区域21隐蔽工程的获取。
采用本方案不仅减小了隐蔽工程获取过程的人力消耗，提高了检测速度，同时使得不仅仅可以获取金属隐蔽工程对于PVC、防水材料、保温材料的隐蔽工程也可采用本方案进行获取。
为了便于查看电子三维模型和实现对三维模型表现装置1的控制，还包括控制终端17，通过控制终端17实现对三维模型表现装置1的控制以及电子三维模型的查看，本实施例中，控制终端17为手机、平板等，在其他实施方式中，可根据实际情况选择其他具有控制以及显示的设备，在此不做限制。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (9)

1.一种三维模型表现装置，其特征在于：包括：
真实图像采集单元(11)，用于获取待测物体(2)内隐蔽工程的三维实景影像，并根据所述三维实景影像生成电子三维模型；
检测区域标定单元(12)，用于根据预设的标定指令在待测物体(2)上标定待检测区域(21)；
法线标定单元(13)，用于基于预设的确定规则确定所述待测物体(2)的待测面的法线；
角度测量单元(14)，用于实时检测所述检测区域标定单元(12)朝向线与所述法线的夹角，输出角度检测信号；
测距单元(15)用于：
沿所述法线方向确定所述三维模型表现装置(1)与所述待测物体(2)的距离，输出距离检测信号；
基于预设的计算方式，根据所述距离检测信号和角度检测信号计算三维模型表现装置(1)与所述待检测区域(21)的距离；
影像投射单元(16)用于：
根据所述待测物体(2)的待测面的法线和三维模型表现装置(1)与所述待检测区域(21)的距离确定三维模型表现装置(1)与所述待测物体(2)的相对位置；
根据所述电子三维模型和三维模型表现装置(1)与所述待测物体(2)的相对位置，建立虚拟投射场景，所述虚拟投射场景包括三维模型装置和待测物体(2)的电子三维模型；
基于预设的投射规则，根据虚拟投射场景将所述待检测区域(21)对应的电子三维模型投射在所述待检测区域(21)；
所述检测区域标定单元(12)和所述影像投射单元(16)的视场角以及照射位置均相同。
2.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：还包括控制终端(17)，所述控制终端(17)用于实现对三维模型表现装置(1)的控制以及显示电子三维模型。
3.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述真实图像采集装置包括三维扫描器和第一处理单元；
所述三维扫描器用于扫描待检测区域(21)形成三维扫描点云模型；
所述第一处理单元用于接收所述三维扫描点云模型并根据所述三维扫描点云模型形成电子三维模型。
4.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：法线标定单元(13)包括激光发射装置(131)、光线过滤元件(133)、光线感应元件(132)和第二处理单元，所述光线过滤元件(133)和所述光线感应元件(132)为尺寸相等的圆形，所述激光发射装置(131)、光线感应元件(132)和光线过滤元件(133)依次设置，且所述激光发射装置(131)、所述光线感应元件(132)的圆心和所述光线过滤元件(133)的圆心在同一直线上，所述激光发射装置(131)的发射端朝向所述光线感应元件(132)；
所述激光发射装置(131)用于发射激光；
所述光线感应元件(132)并用于接收所述待测面反射的激光输出识别信号；
所述第二处理单元用于：
根据所述识别信号确定所述待测面反射的激光在所述光线感应元件(132)上形成的光斑与所述光线感应元件(132)的圆心的相对位置；
确定光斑位置与所述光线感应元件(132)圆心的连线；
根据所述连线以及光斑与所述光线感应元件(132)的圆心的相对位置输出调节信号以调节所述激光发射装置(131)发射端的朝向；
当所述光斑与所述光线感应元件(132)的圆心重合时，输出停止信号，控制激光发射装置(131)停止动作。
5.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述角度测量单元(14)为角度传感器。
6.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述测距装置包括测距仪和第三处理单元；
所述测距仪用于沿所述法线方向确定所述三维模型表现装置(1)与所述待测物体(2)的距离，输出距离检测信号；
所述第三处理单元用于：
获取角度检测信号，基于预设的计算方式根据所述距离检测信号和角度检测信号计算三维模型表现装置(1)与所述待检测区域(21)的距离。
7.根据权利要求6所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述预设的计算方式为：
L=d/cos（b）；其中L为三维模型表现装置(1)与所述待检测区域(21)的距离，d为所述距离检测信号反应的距离值，b为所述角度检测信号反应的角度值。
8.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述影像投射单元(16)包括投影仪和第四处理单元；
第四处理单元用于：
获取虚拟投射场景中待检测区域(21)对应的电子三维模型，并输出投射信号；
所述投影仪接收所述投射信号，将待检测区域(21)对应的电子三维模型投射到所述待测物体(2)上的待检测区域(21)。
9.根据权利要求1所述的三维模型表现装置，其特征在于：所述检测区域标定单元(12)包括壳体（121），所述壳体（121）的一端的侧壁上设置有透光区（1211），所述壳体（121）内滑动设置有发光装置（1212），所述发光装置（1212）用于发射可见光以通过透光区（1211）在所述待测物体（2）上形成封闭的待检测区域（21）。
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Citations (6)

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