CN210922578U - 一种主动双目视觉传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主动双目视觉传感器，包括主体外壳，主体外壳内部通过隔板隔离成机械结构安装腔和电器件安装腔，机械结构安装腔内设置有竖直转动机构，竖直转动机构上间隔设置有两个水平转动台，两个水平转动台上均安装有摄象机，竖直转动机构还固定有双向电动缸，双向电动缸的两个电动杆分别与两个水平转动台铰接，机械结构安装腔内还安装有可变光源投射组件，主体外壳位于机械结构安装腔的前端面还设置有透光玻璃，主体外壳内侧还设置有橡胶护套，两个摄象机的镜头分别贯穿对应的橡胶护套。本实用新型结构简单，传感器能适用于多场景使用，使用更为便捷，应用范围更为广泛。

Description

一种主动双目视觉传感器

技术领域

本实用新型涉及视觉传感器，属于机器视觉设备技术领域；具体涉及一种主动双目视觉传感器。

背景技术

双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理（三角法测量原理）并由多幅图像获取物体相关信息的方法。双目立体视觉系统一般由双摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像，或由单摄像机在不同时刻从不同角度获得被测物的两幅数字图像，并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置。随着机器视觉理论的发展，双目视觉系统也越来越得到了广泛的研究和利用，如用于工件的完整性检测、表面平整度和粗糙度检测、微电子器件（IC芯片、PC板、BGA）的排线和缺陷检测、物体三维形状和尺寸的检测、机器人视觉导引、物体位置变化检测、人体医学病坏部位检测等。

由于双目视觉的广泛运用，市场面上也出现了较多的双目视觉传感器。但大多的双目视觉传感器均功能单一，无法运用于多种场景使用，且摄像机的夹角、仰俯角均为固定方式，无法调节，使得双目视觉传感器使用极为受限。

发明内容

基于以上技术问题，本实用新型提供了一种主动双目视觉传感器，从而解决了以往双目视觉传感器功能单一、摄像机的夹角和仰俯角不可调节的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种主动双目视觉传感器，包括主体外壳，主体外壳内部通过隔板隔离成机械结构安装腔和电器件安装腔，所述机械结构安装腔内设置有竖直转动机构，竖直转动机构上间隔设置有两个水平转动台，两个水平转动台上均安装有摄像机，所述竖直转动机构位于两个水平转动台之间还固定有双向电动缸，双向电动缸的两个电动杆分别与两个所述水平转动台铰接，所述机械结构安装腔内位于两个所述摄像机之间还等距安装有可变光源投射组件，所述主体外壳位于机械结构安装腔的前端面还设置与两个摄像机和可变光源投射组件位置对应的透光玻璃，所述主体外壳位于两个摄像机对应的透光玻璃内侧还设置有橡胶护套，橡胶护套向机械结构安装腔内凸出，两个所述摄像机的镜头分别贯穿对应的橡胶护套。

基于以上技术方案，所述可变光源投射组件包括固定在机械结构安装腔底部的两个支架，两个支架上端转动连接有多面体支撑座，多面体支撑座的多个侧面上均单独设置有不同类型的光源投射器，两个所述支架中的任意一个支架还连接有水平支撑板，水平支撑板上连接有第一制动电机，第一制动电机的输出轴与多面体支撑座转动连接。

基于以上技术方案，所述光源投射器为LED平面光源投射器、LED面阵光源投射器、激光散斑投射器、线性激光投射器或面阵激光投射器。

基于以上技术方案，所述竖直转动机构包括水平设置在机械结构安装腔内的转动轴及与转动轴连接的第二制动电机，所述转动轴上固定有连接板，连接板通过铰链转动连接有转动板，所述水平转动台和双向电动缸均设置在所述转动板上。

基于以上技术方案，所述转动板面向可变光源投射组件的一侧中部还设置有错位缺口。

基于以上技术方案，所述水平转动台包括摄像机固定板和旋钮螺钉，摄像机固定板上端固定所述摄像机，所述摄像机固定板下端平放于所述转动板上，所述转动板上设置有通孔，所述旋钮螺钉贯穿通孔后与所述摄像机固定板螺纹连接，所述摄像机固定板上还设置有与所述双向电动缸的电动杆铰接的转动销。

基于以上技术方案，所述主体外壳上与两个摄像机对应的透光玻璃为滤光玻璃。

基于以上技术方案，所述主体外壳上与可变光源投射组件对应的透光玻璃为平面玻璃或向主体外壳外部凸出的球面玻璃。

基于以上技术方案，所述摄像机为CCD摄像机。

基于以上技术方案，所述主体外壳的顶端和后端均采用可拆卸式板体结构密封。

基于以上技术方案，所述主体外壳内部相对设置有两个卡槽，所述隔板插接在两个卡槽之间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，可根据需要调节两个摄像机之间的夹角和两个摄像机的仰俯角，并可通过调节选用不同的光源使用，使得传感器能适用于多场景使用，使用更为便捷，应用范围更为广泛。

附图说明

图1是本实用新型的正视图；

图2是本实用新型的俯视图，图中进行横向剖视，以便清晰表达内部结构；

图3是本实用新型的后视图，图中进行竖向剖视，以便清晰表达内部结构，其中的局部结构未示出；

图4是本实用新型的侧视图，图中进行竖向剖视，以便清晰表达内部结构，其中的局部结构未示出；

图中的标记分别是：1、主体外壳；2、透光玻璃；3、机械结构安装腔；4、摄像机；5、水平转动台；6、转动轴；7、隔板；8、电器件安装腔；9、橡胶护套；10、错位缺口；11、可变光源投射组件；12、双向电动缸；13、转动板；14、铰链；15、连接板；16、第二制动电机；17、水平支撑板；18、第一制动电机；19、光源投射器；20、多面体支撑座；21、支架；22、转动销；23、旋钮螺钉；24、摄像机固定板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“两端”、“之间”、“中部”、“下部”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1是本实施例的正视图。图2是本实施例的俯视图，图中进行横向剖视。

如图1、图2所示，本实施例的主动双目视觉传感器，包括主体外壳1，主体外壳1可根据需要选择塑胶、金属材料制成，主体外壳1的形状可以是方形、矩形、圆柱形、多面体结构等，其可以是一体成型，也可以是由多个板体采用固接、卡接、铆接、螺钉连接等方式形成；在主体外壳1内部则形成空腔，该空腔通过设置在该空腔内的隔板7隔离成机械结构安装腔3和电器件安装腔8两个腔室，隔板7可以是金属板，也可是非金属板，主要用于隔热和隔尘；其中的机械结构安装腔3位于主体外壳1前端部分，其内设置有竖直转动机构，竖直转动机构主要实现竖直方向的转动，具体的，竖直转动机构上间隔设置有两个水平转动台5，两个水平转动台5上均安装有摄像机4，竖直转动机构位于两个水平转动台5之间还固定有双向电动缸12，双向电动缸12的两个电动杆分别与两个水平转动台5铰接，机械结构安装腔3内位于两个摄像机4之间还等距安装有可变光源投射组件11，可变光源投射组件11可改变光源投射类型，用于改变传感器的光源类型；在主体外壳1位于机械结构安装腔3的前端面还设置与两个摄像机4和可变光源投射组件11位置对应的透光玻璃2，主体外壳1位于两个摄像机4对应的透光玻璃2内侧还设置有橡胶护套9，橡胶护套9向机械结构安装腔3内凸出，两个所述摄像机4的镜头分别贯穿对应的橡胶护套9，橡胶护套9可采用三元乙丙橡胶、乙丙橡胶或氯磺化聚乙烯橡胶制成，呈碗状，具有一定柔性和塑性变形能力。

本实施例中，电器件安装腔8内用于安装电器件结构，电器件结构至少包括主控电路板及与主控电路板电连接的（无线）信号收发模块、数据存储器、图像处理模块、数模转换器，也可以将以上（无线）信号收发模块、数据存储器、图像处理模块、数模转换器集成在主控电路板上，还可以包括一些辅助电器件如计时器、报警器、显示器等，主控电路板主要用于信号处理，实现自动控制，在一些实施例中，主控电路板可与竖直转动机构、双向电动缸12、摄像机4、可变光源投射组件11实现电连接，以对相应结构进行控制和接s收相关信息。由于本实施例中的电器件结构属于传感器现有技术结构，具体的电器件结构设计可参照现有技术，此处仅进行简单说明和例举，不再累述。

以上即为本实施例主动双目视觉传感器的主要结构，基于以上结构，本实施例的主动双目视觉传感器工作原理如下：将主体外壳1前端面也即透光玻璃2所在端面面向被测物体，通过竖直转动机构带动两个摄像机4进行竖直转动，同步改变二者的仰俯角，同时，通过双向电动缸12带动水平转动台5转动，带动两个摄像机4进行水平面的同步转动，同步改变二者的夹角，从而通过以上操作联动改变改变摄像角度，使得两个摄像机4之间构成空间三角关系，符合三角法测量原理，并且，可通过可变光源投射组件11改变投射光源，以便使用不同光源照射物体形成不同用途，如此操作后，即可通过摄像机4采集图像、可变光源投射组件11提供光源，构成双目视觉结构，如此即实现了双目视觉检测。

本实施例通过同步实现两个摄像机4的水平转动和竖直方向的仰俯角调节，使得两个摄像机4在初始位置状态下，还可在水平方向转动-45°到+45°，在竖直方向转动-30°到+30°，从而实现大范围的图像采集或根据物体特性而进行角度调节，且不需要移动传感器，使得传感器使用更为方便，同时，同步转动和调节也使得两个摄像机均能按照相同速率、位移量、角度进行移位，可有效保证二者的空间三角关系，通过可变光源投射组件11改变投射光源，可变换不同颜色、类型的光源，也可变换不同强度、属性的光源对物体进行照射，使得传感器适用面更为广泛。在一些实施例中，两个摄像机4可通过电路线与主控电路板、数据存储器、图像处理模块、数模转换器等实现信号连接。

需要说明的是，橡胶护套9不仅用于支撑摄像机4（镜头部分），保证摄像机4能稳定设置于机械结构安装腔内，同时其将摄像机4的镜头包裹在内，可有效防止可变光源投射组件11产生的光源对镜头图像采集的影响，可有效隔离可变光源投射组件11的光源。

图3是本实用新型的后视图，图中进行竖向剖视，以便清晰表达内部结构，其中的局部结构（竖直转动机构、水平转动台、摄像机、双向电动缸、橡胶护套）未示出。结合图3所示结构，本实施例的可变光源投射组件11包括固定在机械结构安装腔3底部的两个支架21，两个支架21间隔竖直设置，支架21可是金属或非金属材料，可是柱状或板状结构，其下端与机械结构安装腔3底部也即主体外壳1内侧底部可通过固定或活动方式连接，两个支架21上端转动连接有多面体支撑座20，具体的，多面体支撑座20的两个端面均设置连接轴，两个支架21上端同一平面设置有通孔，多面体支撑座20的两个连接轴贯穿两个通孔，从而将多面体支撑座20转动连接在两个支架21之间，在两个通孔内还可设置滚动轴承，以加强多面体支撑座20的转动效果；同时，在多面体支撑座20的多个侧面上均单独设置有不同类型的光源投射器19，光源投射器19最好垂直设置于多面体支撑座20的侧面，使得其转动后能与光源投射组件11位置对应的透光玻璃2相互垂直，以便光源能更好的照射到物体表面，最后，在两个支架21中的任意一个支架21还连接有水平支撑板17，水平支撑板17上连接有第一制动电机18，第一制动电机18的输出轴与多面体支撑座20的其中一个连接轴转动连接（可添加联轴器实现连接），从而可通过第一制动电机18带动多面体支撑座20转动。本实施例的多面体支撑座20通过第一制动电机18带动转动，从而可以根据需要将不同侧面的光源投射器19对准光源投射组件11位置对应的透光玻璃2，以选择不同类型的光源投射器19产生光源，满足不同需求。在一些实施例中，第一制动电机18、光源投射器19可通过电路线与主控电路板实现信号连接，以便实现自动控制。

具体的，所述光源投射器19为LED平面光源投射器、LED面阵光源投射器、激光散斑投射器、线性激光投射器或面阵激光投射器中。LED平面光源投射器可用于对较小物体、物体局部表面进行照射，如物体表面缺陷检测、狭窄区域空间检测等，LED面阵光源投射器可用于对较大物体或或光照度较低的环境进行照射，如大型物体的三维数据检测、病害部位检测等，激光散斑投射器则可用于一些人眼无法识别的情况使用，如物体表面平整度检测、粗糙度检测等，线性激光投射器则可用于运动物体进行检测，如物体的移动检测、物体的振动检测等，而面阵激光投射器则用于大范围、大型物体的整体检测，如大型物体的三维数据检测、地形的三维数据检测等，以上仅例举各类光源投射器的一般运用，也可用于其它情况的使用，具体运用情形本实施例不做限定，以上举例仅为用于阐述选用各类光源投射器的原因和效果。具体的，本实施例中光源投射器19可根据需要设置在多面体支撑座20的多个侧面上，可以选用同一类型的光源投射器，而在不同侧面安装不同光照强度、颜色、频率、波长等的光源投射器，也可以在多面体支撑座20的多个侧面上安装不同类型的多个参数的光源投射器19，具体不做限定。

图4是本实施例的侧视图，图中进行竖向剖视，以便清晰表达内部结构，其中的局部结构（可变光源投射组件）未示出；如图2、图4所示，本实施例的竖直转动机构包括水平设置在机械结构安装腔3内的转动轴6及与转动轴6连接的第二制动电机16，转动轴6上固定有连接板15，连接板15通过铰链14转动连接有转动板13，水平转动台5和双向电动缸12均设置在所述转动板13上。第二制动电机16固定在主体外壳1内侧，其转动则可带动连接板15转动，连接板15则通过铰链14带动转动板13转动，从而将水平转动台5上的摄像机4带动转动，从而摄像机4机身会进行竖直范围竖直转动，进而实现其仰俯角调节。在一些实施例中，第二制动电机16可通过电路线与主控电路板实现信号连接，以便实现自动控制。

具体的，转动板13面向可变光源投射组件11的一侧中部还设置有错位缺口10。错位缺口10用于与可变光源投射组件11（也即上述的多面体支撑座20和光源投射器19）错位，保证可变光源投射组件11能正常进行光源调节。

更进一步的，水平转动台5包括摄像机固定板24和旋钮螺钉23，摄像机固定板24上端固定摄像机4，摄像机固定板24下端平放于转动板13上，转动板13上设置有通孔，旋钮螺钉23贯穿通孔后与摄像机固定板24螺纹连接，摄像机固定板24上还设置有与双向电动缸12的电动杆铰接的转动销22。摄像机固定板24通过旋钮螺钉23不仅可转动的设置与转动板13上，同时，摄像机4也可先与摄像机固定板24固定后再与转动板13连接，需要拆卸时只需拧下旋钮螺钉23即可将摄像机4取出，方便了摄像机4的装卸、更换和检修，摄像机固定板24上可根据摄像机需要设置螺纹孔、卡槽、连接柱等用于与摄像机4连接，具体可根据摄像机4安装结构进行设计，此处不作限定。本实施例的双向电动缸12的电动杆与转动销22铰接，在其伸缩过程中，则可带动摄像机固定板24在旋钮螺钉23所在中心线为轴的范围内进行转动，实现摄像机4的水平转动，摄像机4转动平稳快捷。

基于以上结构，本实施例的主体外壳1上与两个摄像机4对应的透光玻璃2为滤光玻璃。滤光玻璃具有滤光效果，可以降低主体外壳1外部周围环境光照对摄像机4的影响。

基于以上结构，主体外壳1上与可变光源投射组件11对应的透光玻璃2为平面玻璃或向主体外壳1外部凸出的球面玻璃。平面玻璃可将光源平射出去，适用于小范围照明使用，而球面玻璃则具有一定散光效果，可以将射出的光源发散出去，适用于需要较大范围照明使用。在一些实施例中，若光源投射器中存在激光散斑投射器、线性激光投射器或面阵激光投射器时，最好不采用球面玻璃，以免造成图像失真或过度畸变。

基于以上结构，摄像机4为CCD摄像机。

基于以上结构，主体外壳1的顶端和后端均采用可拆卸式板体结构密封。主体外壳1的顶端和后端采用可拆卸式板体结构，从而在需要更换或检修机械结构安装腔3和电器件安装腔8内部结构或电器件时，可方便的进行主体外壳1的拆卸。可拆卸式板体结构可如图2、图4所示结构（由于主体外壳1的顶端和后端拆卸方式相同，因此图中未示出顶端板体结构），即在主体外壳1的顶端和后端的盖体上设置一圈定位卡槽，利用定位卡槽卡紧在主体外壳1上将盖体盖紧，必要时，可在相应部分设置隔尘胶垫、防水胶垫等，具体的可拆卸式板体结构还有很多，如螺纹连接方式、扣接方式等，此处仅作为结构举例，不对该可拆卸式板体结构进行限定。

基于以上结构，主体外壳1内部相对设置有两个卡槽，隔板7插接在两个卡槽之间。隔板7可作为隔离板将机械结构安装腔3和电器件安装腔8隔离开来，同时其还可作为电器件安装腔8内相应电器件的安装板，如可将一些实施例中的主控电路板等直接安装在隔板7上，需要更换、检修相应电器件时，只需将隔板7从卡槽取出，完成后再插接在卡槽即可，方便了内部电器件的使用和维护。在一些实施例中，隔板7上可设置一些通孔用于机械结构安装腔3和电器件安装腔8之间的电路走线。

如上所述即为本实用新型的实施例。前文所述为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种主动双目视觉传感器，其特征在于，包括主体外壳，主体外壳内部通过隔板隔离成机械结构安装腔和电器件安装腔，所述机械结构安装腔内设置有竖直转动机构，竖直转动机构上间隔设置有两个水平转动台，两个水平转动台上均安装有摄像机，所述竖直转动机构位于两个水平转动台之间还固定有双向电动缸，双向电动缸的两个电动杆分别与两个所述水平转动台铰接，所述机械结构安装腔内位于两个所述摄像机之间还等距安装有可变光源投射组件，所述主体外壳位于机械结构安装腔的前端面还设置有与两个摄像机和可变光源投射组件位置对应的透光玻璃，所述主体外壳位于两个摄像机对应的透光玻璃内侧还设置有橡胶护套，橡胶护套向机械结构安装腔内凸出，两个所述摄像机的镜头分别贯穿对应的橡胶护套。

2.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述可变光源投射组件包括固定在机械结构安装腔底部的两个支架，两个支架上端转动连接有多面体支撑座，多面体支撑座的多个侧面上均单独设置有不同类型的光源投射器，两个所述支架中的任意一个支架还连接有水平支撑板，水平支撑板上连接有第一制动电机，第一制动电机的输出轴与多面体支撑座转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述光源投射器为LED平面光源投射器、LED面阵光源投射器、激光散斑投射器、线性激光投射器或面阵激光投射器。

4.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述竖直转动机构包括水平设置在机械结构安装腔内的转动轴及与转动轴连接的第二制动电机，所述转动轴上固定有连接板，连接板通过铰链转动连接有转动板，所述水平转动台和双向电动缸均设置在所述转动板上。

5.根据权利要求4所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述转动板面向可变光源投射组件的一侧中部还设置有错位缺口。

6.根据权利要求4所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述水平转动台包括摄像机固定板和旋钮螺钉，摄像机固定板上端固定所述摄像机，所述摄像机固定板下端平放于所述转动板上，所述转动板上设置有通孔，所述旋钮螺钉贯穿通孔后与所述摄像机固定板螺纹连接，所述摄像机固定板上还设置有与所述双向电动缸的电动杆铰接的转动销。

7.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述主体外壳上与两个摄像机对应的透光玻璃为滤光玻璃。

8.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述主体外壳上与可变光源投射组件对应的透光玻璃为平面玻璃或向主体外壳外部凸出的球面玻璃。

9.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述摄像机为CCD摄像机。

10.根据权利要求1所述的一种主动双目视觉传感器，其特征在于，所述主体外壳的顶端和后端均采用可拆卸式板体结构密封。

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