CN203259133U

CN203259133U - 一种动态三维测量时序同步系统

Info

Publication number: CN203259133U
Application number: CN 201320218149
Authority: CN
Inventors: 李中伟; 钟凯; 刘行健; 王思杰; 郭恭林; 陈楚文; 何睿杰
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2023-04-26

Abstract

本实用新型属于精密测量领域，具体涉及一种动态三维测量时序同步系统。该系统包括时序控制板，DLP投影仪，第一、第二CCD相机，图像采集卡和数据处理器；所述时序控制板分别与所述数据处理器，第一、第二CCD相机，以及DLP投影仪相连，所述DLP投影仪与所述数据处理器相连，第一、第二CCD相机通过图像采集卡和所述数据处理器相连。作为改进，第一、第二CCD相机的光心轴与DLP投影仪的光心轴夹角均在20至60度之间。解决了动态三维测量系统中的光栅图像的投影与采集高度一致的同步问题。该系统精简了操作步骤，不再需要每次装配系统时进行繁琐的调试，只需要一次参数的输入便可实现系统的光栅图像的投影与采集是同步。

Description

一种动态三维测量时序同步系统

技术领域

本实用新型属于精密测量领域，具体涉及一种动态三维测量时序同步系统，该系统可以保证动态三维测量系统在高速采集状态下光栅图像的投影与采集是同步一致的。

背景技术

动态三维测量技术在国防、航空航天、汽车、电力、铁路、生物医学等多个领域得到了推广应用。动态三维测量技术改变了叶片加工质量只能用综合样板进行检验的历史。采用三维测量设备对大型航空发动机钛合金机匣和飞机机身钛合金构件的精密铸造用蜡模进行精确的三维测量和质量检测。在汽车领域中利用动态三维测量技术可以实现试验车的碰撞安全性测试的工作。随着制造业和加工业的发展，对元件加工、检测的精度的要求越来越高，这就要求有精度高，使用方便的三维测量装置进行快速检测。传统的激光面扫描的方式很难满足快速、实时上、便携性的要求，而利用数字光栅投影的结构光三维测量技术可以很好的满足速度、精度和便携性上的要求。而基于结构光测量技术的动态三维测量技术的关键就在于高速光栅图像的投影以及对应的反射图样采集。所以，在高速状态下如何保证光栅图像的投影与采集是同步的成为了动态三维测量过程中的重点和难点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种动态三维测量时序同步系统，该系统使动态三维测量系统在高速采集状态下光栅图像的投影与采集高度一致同步，以达到提高动态三维测量速率的目的。

本实用新型提供的一种动态三维测量时序同步系统，其特征在于，该系统包括时序控制板，DLP投影仪，第一、第二CCD相机，图像采集卡和数据处理器；其中，所述时序控制板分别与所述数据处理器，第一、第二CCD相机，以及DLP投影仪相连，所述DLP投影仪与所述数据处理器相连，第一、第二CCD相机通过图像采集卡和所述数据处理器相连。

作为上述技术方案的改进，第一、第二CCD相机的光心轴与DLP投影仪的光心轴夹角均在20至60度之间。

在同步过程中，数据处理器获取系统各部分的延时参数并将数据发送到时序控制板上，时序控制板对数据进行计算分析找出最优的时序同步决策；DLP投影仪将光栅图像投射到被测物体表面同时将同步信号发送至时序控制板，时序控制板通过得到的最优同步决策，将同步信号处理之后送至两个CCD相机的触发端口，触发两个CCD相机的拍照。通过上述过程以达到光栅图像的投影与采集高度一致同步且同步速率达到了220帧/s。

本实用新型的有益效果是提供了一套时序同步系统，解决了动态三维测量系统中的光栅图像的投影与采集高度一致的同步问题。该系统最显著的特征在于精简了操作步骤，不再需要每次装配系统时进行繁琐的调试，只需要一次参数的输入便可实现系统的光栅图像的投影与采集是同步。

附图说明

图1是本实用新型提供的时序同步系统的结构示意图；

图2是动态三维测量系统的各部分延时示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型包括：时序控制板106，DLP投影仪102，第一、第二CCD相机103、104，图像采集卡105和数据处理器107。其中，两台CCD相机103、104的光心轴与DLP投影仪102的光心轴夹角均在20至60度之间，并且测量时严格保持DLP投影仪102与两台CCD相机的相对位置不变。图1中，101表示被测物体。

时序控制板106分别与数据处理器107，两台CCD相机103和104，DLP投影仪102相连，DLP投影仪102与数据处理器107相连，两台CCD相机103和104通过图像采集卡105和数据处理器107相连。

动态三维测量中，系统的延时总是存在的，这些延时过大且若控制不恰当，就会造成在动态三维测量过程中拍摄的照片与想要的图像不符合，进而导致测量失败。因此，本实用新型根据系统的各部分延时，进行同步策略的制定。使得动态三维测量过程中拍摄的照片与想要的图像完全符合。动态三维测量系统各部分延时如图2所示，其中207、208、209、210为光学投影仪的系统时序，207表示投影仪内部触发信号的时序图，208表示投影仪内部DMD芯片翻转反光的时序，209表示投影仪的LED发光的时序，210表示光学投影仪对外的同步信号的时序；211和212表示CCD相机的系统时序，其中，211表示CCD相机接收到的触发信号即210信号经过导线传导后的信号时序，212表示CCD相机曝光和存储图片的时序；其中，201表示DLP投影仪102发出的触发信号，202表示DLP投影仪102从发出一个同步触发信号到投影出照片内部固有延时，与投影仪选用的型号有关；203为触发信号201和DLP投影仪102同步端口向外发出同步信号的延时，203延时可人工调控。204为DLP投影仪102同步端口发出的同步信号经过时序控制板106调整后到达两台CCD相机103和104的延时量；205为两台CCD相机103和104接受到同步信号和相机开始曝光的延时；206为图片的存储时间。

以上所述的延时，会极大影响动态三维测量系统在高速图像采集时候图像的同步，即两台CCD相机103和104与DLP投影仪102之间的时序同步。图1所示同步处理系统则处理以上所述的问题，具体步骤如下：

(1)通过产品说明书等获取上述DLP投影仪发出的触发信号的延时量、DLP投影仪102从发出一个同步触发信号到投影出照片内部固有延时、DLP投影仪2同步端口发出的同步信号经过时序控制板调整后到达两台CCD相机103和104的延时量、两台CCD相机103和104接受到同步信号和相机开始曝光的延时，以及图片的存储时间，并通过数据处理器107下发到时序控制板106。

(2)时序控制板106对延时的数据进行计算分析找出最优的时序同步决策，该最优决策即是DLP投影仪发出的触发信号的延时量、DLP投影仪102从发出一个同步触发信号到投影出照片内部固有延时，以及DLP投影仪102同步端口发出的同步信号经过时序控制板106调整后到达两台CCD相机103和104的延时量之和，是否过短，如果过小，则增加延时，使得整个系统时序得以同步。由此步骤获取最佳处理延时。

时序控制板106根据这个延时数据对DLP投影仪102传入的同步信号和传输给两台CCD相机103和104的延时进行调整。

(3)DLP投影仪102经过202和203延时将同步信号传输至时序控制板106，时序控制板106根据最优决策后的最佳延时，将传入的同步信号进行相应的延时处理，将处理后的同步信号传输给两台CCD相机103和104。

(4)两台CCD相机103和104根据时序控制板106传输的同步信号进行图像采集，即每接收到一个触发同步信号，两台CCD相机103和104便会同时采集图像。

(5)采集的图像数据通过图像采集卡105传送到数据处理器107上存储。

本实例所选用的时序控制板是基于FPGA平台的控制板卡，本实例所采用的时序控制板是altera公司生产的DE2 Development and EducationBoard，采用其他的合适的FPGA板卡也能达到本实例的效果。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种动态三维测量时序同步系统，其特征在于，该系统包括时序控制板，DLP投影仪，第一、第二CCD相机，图像采集卡和数据处理器；其中，所述时序控制板分别与所述数据处理器，第一、第二CCD相机，以及DLP投影仪相连，所述DLP投影仪与所述数据处理器相连，第一、第二CCD相机通过图像采集卡和所述数据处理器相连。

2.根据权利要求1所述的一种动态三维测量时序同步系统，其特征在于，第一、第二CCD相机的光心轴与DLP投影仪的光心轴夹角均在20至60度之间。