CN207703168U - 一种三维测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三维测量装置，包括横向架和竖向架；所述横向架上转动设置有丝杠，所述丝杠的一端连接有步进电机，所述丝杠上通过螺纹套装有移动平台，所述移动平台上垂直设置有升降柱，所述升降柱的顶部设置有自转平台；所述竖向架固定在所述水平架上，并位于所述丝杠的一端，所述竖向架的中部设置有第一摄像机和第一线激光器，所述竖向架的顶部并列设置有一对横向悬杆，两个所述横向悬杆之间滑动设置有横向滑杆，所述横向滑杆上吊装有第二摄像机和第二线激光器。该三维测量装置结构简单，检测精度高，操作简便，通用性强，可满足不规则物体的二维或三维测量要求，完成基于立体视觉的三维重建。
Description
技术领域
本实用新型属于视觉测量技术领域，尤其涉及一种三维测量装置。
背景技术
视觉测量以其非接触性、测量精度高及响应速度快等优点正逐渐渗透到非接触式在线测量、质量监控、文物修复、装备制造及工业生产等诸多领域。其中，结构光三维视觉测量技术以图像作为传递信息的载体，依据三角法测量原理，利用计算机数字图像处理技术对物体成像进行研究，依靠外部扫描驱动设备完成对物体表面三维数据的获取，解决了传统的接触式测量不能满足自由曲面的测量要求、现有的视觉测量只能完成某一固定表面检测的问题，完成了产品的三维重建和测量过程。
然而，目前的视觉测量装置多为二维测量装置，其不仅测量精度低，而且无法满足自由曲面测量和重建，或者只能满足某一维度的测量要求。
实用新型内容
为解决以上问题，本实用新型提供一种三维测量装置，该三维测量装置结构简单，检测精度高，操作简便，通用性强，可满足不规则物体的二维或三维测量要求，完成基于立体视觉的三维重建，解决了目前现有的二维测量装置无法满足自由曲面测量和重建或者只满足某一维度的测量要求等问题。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。
一种三维测量装置，包括横向架和竖向架；所述横向架上转动设置有丝杠，所述丝杠的一端连接有步进电机，所述丝杠上通过螺纹套装有移动平台，所述移动平台上垂直设置有升降柱，所述升降柱的顶部设置有自转平台；所述竖向架固定在所述横向架上，并位于所述丝杠的一端，所述竖向架的中部设置有第一摄像机和第一线激光器，所述竖向架的顶部并列设置有一对横向悬杆，两个所述横向悬杆之间滑动设置有横向滑杆，所述横向滑杆上吊装有第二摄像机和第二线激光器。
根据本实用新型的三维测量装置，横向架上转动设置有丝杠，丝杠的一端连接步进电机，步进电机带动丝杠在横向架上水平移动，丝杠上通过螺纹套装有移动平台，移动平台随着丝杠在横向架上水平移动，移动平台上垂直设置有升降柱，升降柱的顶部设置有用于放置待测量物体的自转平台，自转平台可360°水平旋转；竖向架固定在横向架上丝杠进给方向的一端，竖向架的中部设置有第一摄像机和第一线激光器，竖向架的顶部并列设置的一对横向悬杆之间滑动设置的横向滑杆上吊装有第二摄像机和第二线激光器；根据待测量物体的高度调节升降柱的高度，保证待测物体在第一摄像机和第一线激光器的扫描范围之内；然后通过步进电机带动自转平台上的待测量物体在横向架上水平移动，步进电机的步长大小可根据待测量物体的上表面大小和形状设定，使自转平台上的待测物体在横向架上向竖向架方向进给的过程中被第二摄像机实时采集第二激光器在被测物体上表面扫描得到的多帧图像。
利用第一摄像机和第一线激光器以及第二摄像机和第二线激光器对待测量物体进行测量的原理是：第二线激光器发射的线结构光投射在待测量物体的上表面，根据待测量物体上表面的形状的不同，线结构光会产生相应的畸变光条，通过第二摄像机采集光条图像，再把采集到的实时图像进行处理，提取线结构光中心线，得到待测量物体的二维坐标，再以此获得每条自由曲面截面线的三维信息，最后结合自转平台在水平方向上移动位移的间隔参数，求取整个自由曲面的三维点云数据；待水平方向进给运动完成后，自转平台自动复位，由升降柱带动自转平台沿竖直方向做旋转运动，通过第一摄像机和第一线激光器完成待测量物体高度方向的检测过程，此原理同检测待测量物体上表面的过程相同。将得到的待测量物体上表面和高度方向的三维点云数据分别进行封装处理，将由封装处理得到的多边形网格面在计算机中利用绘图软件完成各多边形网格面的CAD模型重建和组合，从而实现待测量物体的三维重建过程。
本实用新型的三维测量装置结构简单，检测精度高，操作简便，通用性强，可满足不规则物体的二维或三维测量要求，完成基于立体视觉的三维重建装置。
作为优选的，所述横向架包括方框，所述方框的四个角的下方连接有多个支腿，所述丝杠的数量为两个，两个所述丝杠通过轴承座并列设置在所述方框的两端的一对边框上，每个所述丝杠的一端的轴承座上分别设置有一个步进电机。
根据本实用新型的三维测量装置，方框的四个角的下方连接的多个支腿保证横向架的稳定，丝杠为两个，使得移动平台可以稳定的套装在横向架上，每个丝杠的一端的轴承做上分别设置一个步进电机，两个步进电机设定同样的行进参数，保证自转平台上的待测量物体平稳的在水平方向上进给移动，从而保证测量的准确性。
作为优选的，所述方框的两侧的一对边框上分别设置有导轨，所述移动平台的下表面分别设置有滚轮，所述滚轮的轮面伸入所述导轨中。
根据本实用新型的三维测量装置，移动平台通过其下表面设置的滚轮与横向架上设置的导轨配合，实现其在横向架上的水平移动。
作为优选的，所述升降柱为气缸，所述气缸的缸体的上端垂直穿过所述移动平台的中部，所述气缸的缸体的活塞杆的端部连接有支撑筒，所述支撑筒内固定有旋转电机，所述旋转电机的主轴与所述自转平台直接或间接连接。
根据本实用新型的三维测量装置，气缸缸体的活塞杆的端部通过法兰连接有支撑筒，旋转电机的主轴通过联轴器与自转平台连接，并带动自转平台旋转；气缸的活塞杆带动支撑筒和自转平台上下移动，调节自转平台的高度，保证自转平台上的待测物体在第一摄像机和第一线激光器的扫描范围之内。
作为优选的，所述支撑筒的上端连接有导向筒，所述旋转电机的主轴伸入所述导向筒内，所述自转平台的下端固定有轴心杆，所述轴心杆伸入所述导向筒内与所述旋转电机的主轴相连接，所述导向筒的上端设置有环形盖，所述环形盖上设置有导向孔，所述轴心杆穿过所述导向孔。
根据本实用新型的三维测量装置，自转平台下端固定有轴心杆，轴心杆伸入导向筒内通过联轴器与旋转电机的主轴相连接，旋转电机带动轴心杆使自转平台实现旋转。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的三维测量装置的一种实施例的立体结构示意图；
图2是图1的三维测量装置的俯视结构示意图；
图3是图1的三维测量装置中的升降柱的局部放大示意图。
在图1-图3中：1横向架；101支腿；102导轨；2丝杠；3步进电机； 4移动平台；401滚轮；5升降柱；501气缸；502活塞杆；503支撑筒；504旋转电机；505导向筒；506轴心杆；507环形盖；508联轴器；6自转平台；7竖向架；8第一摄像机；9第一线激光器；10横向悬杆；11横向滑杆；12第二摄像机；13第二线激光器。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。
参考图1，一种三维测量装置，包括横向架1和竖向架7；所述横向架1 上转动设置有丝杠2，所述丝杠2的一端连接有步进电机3，所述丝杠2上通过螺纹套装有移动平台4，所述移动平台4上垂直设置有升降柱5，所述升降柱5的顶部设置有自转平台6；所述竖向架7固定在所述横向架1，并位于所述丝杠2的一端，所述竖向架7的中部设置有第一摄像机8和第一线激光器9，所述竖向架7的顶部并列设置有一对横向悬杆10，两个所述横向悬杆10之间滑动设置有横向滑杆11，所述横向滑杆11上吊装有第二摄像机12和第二线激光器13。
在以上实施例中，横向架1上转动设置有丝杠2，丝杠2的一端连接步进电机3，步进电机3带动丝杠2在横向架1上水平移动，丝杠2上通过螺纹套装有移动平台4，移动平台4随着丝杠2在横向架1上水平移动，移动平台4 上垂直设置有升降柱5，升降柱5的顶部设置有用于放置待测量物体的自转平台6，自转平台6可360°水平旋转；竖向架7固定在横向架上丝杠2进给方向的一端，竖向架7的中部设置有第一摄像机8和第一线激光器9，竖向架7 的顶部并列设置的一对横向悬杆10之间滑动设置的横向滑杆11上吊装有第二摄像机12和第二线激光器13；根据待测量物体的高度调节升降柱5的高度，保证待测物体在第一摄像机8和第一线激光器9的扫描范围之内；然后通过步进电机3带动自转平台6上的待测量物体在横向架1上水平移动，步进电机3的步长大小可根据待测量物体的上表面大小和形状设定，使自转平台6 上的待测物体在横向架1上向竖向架7方向进给的过程中被第二摄像机12实时采集第二激光器在被测物体上表面扫描得到的多帧图像。
利用第一摄像机8和第一线激光器9以及第二摄像机12和第二线激光器 13对待测量物体进行测量的原理是：第二线激光器13发射的线结构光投射在待测量物体的上表面，根据待测量物体上表面的形状的不同，线结构光会产生相应的畸变光条，通过第二摄像机12采集光条图像，再把采集到的实时图像进行处理，提取线结构光中心线，得到待测量物体的二维坐标，再以此获得每条自由曲面截面线的三维信息，最后结合自转平台6在水平方向上移动位移的间隔参数，求取整个自由曲面的三维点云数据；待水平方向进给运动完成后，自转平台6自动复位，由升降柱5带动自转平台6沿竖直方向做旋转运动，通过第一摄像机8和第一线激光器9完成待测量物体高度方向的检测过程，此原理同检测待测量物体上表面的过程相同。将得到的待测量物体上表面和高度方向的三维点云数据分别进行封装处理，将由封装处理得到的多边形网格面在计算机中利用绘图软件完成各多边形网格面的CAD模型重建和组合，从而实现待测量物体的三维重建过程。
本实用新型的三维测量装置结构简单，检测精度高，操作简便，通用性强，可满足不规则物体的二维或三维测量要求，完成基于立体视觉的三维重建装置。
参照图1和图2，根据本实用新型的一个实施例，所述横向架1包括方框，所述方框的四个角的下方连接有多个支腿101，所述丝杠2的数量为两个，两个所述丝杠2通过轴承座并列设置在所述方框的两端的一对边框上，每个所述丝杠2的一端的轴承座上分别设置有一个步进电机3。
在以上实施例中，方框的四个角的下方连接的多个支腿101保证横向架1 的稳定，丝杠2为两个，使得移动平台4可以稳定的套装在横向架1上，每个丝杠2的一端的轴承做上分别设置一个步进电机3，两个步进电机3设定同样的行进参数，保证自转平台6上的待测量物体平稳的在水平方向上进给移动，从而保证测量的准确性。
根据本实用新型的一个实施例，所述方框的两侧的一对边框上分别设置有导轨102，所述移动平台4的下表面分别设置有滚轮401，所述滚轮401的轮面伸入所述导轨102中。
在以上实施例中，移动平台4通过其下表面设置的滚轮401与横向架1 上设置的导轨102配合，实现其在横向架1上的水平移动。
参照图3，根据本实用新型的一个实施例，所述升降柱5为气缸501，所述气缸501的缸体的上端垂直穿过所述移动平台4的中部，所述气缸501的缸体的活塞杆502的端部连接有支撑筒503，所述支撑筒503内固定有旋转电机504，所述旋转电机504的主轴与所述自转平台6直接或间接连接。
在以上实施例中，气缸501缸体的活塞杆502的端部通过法兰连接有支撑筒503，旋转电机504的主轴通过联轴器508与自转平台6连接，并带动自转平台6旋转；气缸501的活塞杆502带动支撑筒503和自转平台6上下移动，调节自转平台6的高度，保证自转平台6上的待测物体在第一摄像机8 和第一线激光器9的扫描范围之内。
根据本实用新型的一个实施例，所述支撑筒503的上端连接有导向筒505，所述旋转电机504的主轴伸入所述导向筒505内，所述自转平台6的下端固定有轴心杆506，所述轴心杆506伸入所述导向筒505内与所述旋转电机504 的主轴相连接，所述导向筒505的上端设置有环形盖507，所述环形盖507上设置有导向孔，所述轴心杆506穿过所述导向孔。
在以上实施例中，自转平台6下端固定有轴心杆506，轴心杆506伸入导向筒505内通过联轴器508与旋转电机504的主轴相连接，旋转电机504带动轴心杆506使自转平台6实现旋转。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
横向架(1)，所述横向架(1)上转动设置有丝杠(2)，所述丝杠(2)的一端连接有步进电机(3)，所述丝杠(2)上通过螺纹套装有移动平台(4)，所述移动平台(4)上垂直设置有升降柱(5)，所述升降柱(5)的顶部设置有自转平台(6)；
竖向架(7)，所述竖向架(7)固定在所述横向架(1)上，并位于所述丝杠(2)的一端，所述竖向架(7)的中部设置有第一摄像机(8)和第一线激光器(9)，所述竖向架(7)的顶部并列设置有一对横向悬杆(10)，两个所述横向悬杆(10)之间滑动设置有横向滑杆(11)，所述横向滑杆(11)上吊装有第二摄像机(12)和第二线激光器(13)。
2.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，所述横向架(1)包括方框，所述方框的四个角的下方连接有多个支腿(101)，所述丝杠(2)的数量为两个，两个所述丝杠(2)通过轴承座并列设置在所述方框的两端的一对边框上，每个所述丝杠(2)的一端的轴承座上分别设置有一个步进电机(3)。
3.根据权利要求2所述的三维测量装置，其特征在于，所述方框的两侧的一对边框上分别设置有导轨(102)，所述移动平台(4)的下表面分别设置有滚轮(401)，所述滚轮(401)的轮面伸入所述导轨(102)中。
4.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，所述升降柱(5)为气缸(501)，所述气缸(501)的缸体的上端垂直穿过所述移动平台(4)的中部，所述气缸(501)的缸体的活塞杆(502)的端部连接有支撑筒(503)，所述支撑筒(503)内固定有旋转电机(504)，所述旋转电机(504)的主轴与所述自转平台(6)直接或间接连接。
5.根据权利要求4所述的三维测量装置，其特征在于，所述支撑筒(503)的上端连接有导向筒(505)，所述旋转电机(504)的主轴伸入所述导向筒(505)内，所述自转平台(6)的下端固定有轴心杆(506)，所述轴心杆(506)伸入所述导向筒(505)内与所述旋转电机(504)的主轴相连接，所述导向筒(505)的上端设置有环形盖(507)，所述环形盖(507)上设置有导向孔，所述轴心杆(506)穿过所述导向孔。
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|---|---|---|---|---|
| CN109540037A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-03-29 | 吉林大学 | 轨道车辆轴端接地装置磨损量正交式检测系统 |
| CN111189415A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-22 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种基于线结构光的多功能三维测量重建系统及方法 |
| CN115060172A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-09-16 | 江苏讯达电气有限公司 | 一种不规则物体高度测量装置及其测量方法 |
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