CN210986288U - 三维建模图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种三维建模图像采集装置，包括：外壳和底板；光机，安装于所述底板，用于给目标物体表面投影结构光；第一相机和第二相机，安装于所述底板，用于拍摄投影图像，为三维重构提供数据源；其中，所述光机、所述第一相机和所述第二相机均集成在所述外壳内部。所述三维建模图像采集装置图像采集速度快、结构轻便简单、稳定性高、适用范围广、成本低。

Description

三维建模图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及三维信息技术领域，更具体的说，特别涉及一种三维建模图像采集装置。

背景技术

一般相机拍摄出来的物体都是平面图，无法获取物体的立体结构及尺寸大小，只能通过计算获取物体的二维信息，从而限制了以相机来替代人类双眼的设想，导致各个行业未能真正意义上的解放人的双眼。

目前，三维建模的图像采集主要通过激光传感器实现，需要将传感器固定到机械臂上，然后控制机械臂移动，对物体进行扫描，才能采集到图像再进行三维建模。但是，这种装置不仅体积大、成本高，使用起来也比较麻烦，而且图像采集速度缓慢、效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种三维建模图像采集装置，使得三维重构的图像采集过程更加简单、高效、低成本。

为了解决以上提出的技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种三维建模图像采集装置，其特征在于，包括：

外壳和底板；

光机，安装于所述底板，用于给目标物体表面投影结构光；

第一相机和第二相机，安装于所述底板，用于拍摄投影图像，为三维重构提供数据源；

其中，所述光机、所述第一相机和所述第二相机均集成在所述外壳内部。

可选的，所述光机由第一加强板、第二加强板、楔形块、固定板贴合安装在所述底板上。

可选的，所述第一相机和所述第二相机分别由第一底座板、第二底座板定位在所述底板上，再以定位螺丝紧固。

可选的，所述外壳上包括光机孔、第一相机孔、第二相机孔，所述底板上包括入风口和散热口。

可选的，所述第一相机对应的第一相机透镜、所述第二相机对应的第二相机透镜及所述光机对应的第三透镜均为平面镜，分别安装于所述第一相机孔、所述第二相机孔及所述光机孔。

可选的，所述光机包括光机入风口、散热风扇、光机出风口、通风铜管。

可选的，所述三维建模图像采集装置的外接端口包括两个外置网线端口、光机高清线端口、电源端口。

可选的，所述外壳与所述底板的接缝处、所述外壳与所述光机的连接面及所有外接端口周围均设计有防尘棉。

可选的，所述第一相机和所述第二相机的走线通过线卡在所述装置内部收纳。

可选的，所述第一相机的第一视场、所述第二相机的第二视场和所述光机的投影区域之间的共同区域为所述第一相机和所述第二相机的最大共同视场，所述最大共同视场为所述三维建模图像采集装置的图像有效采集区域。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的上述三维建模图像采集装置采用一个光机与两个工业相机组合的方式，通过光机给目标物体表面投影结构光，同时通过工业相机拍摄投影图像，为三维重构提供精准的数据源，进而复原整个三维空间。本装置将两个相机、一个光机集成到外壳内，使装置能适应各种恶劣的工作环境，从而延长了内部硬件的使用寿命，同时美化了装置的外观。本装置外壳与底板、端口之间所有接缝处都设置有防尘棉，能保证内部硬件的稳定工作环境，有效防止粉尘对内部硬件所产生的干扰。本装置的主要发热硬件为光机，设计有入风口、通风铜管及出风口，可以快速排热，从而保证装置内部工作温度的稳定。本装置通过计算光机、相机在某一距离下的最大共同视场为图像有效采集区域，所以，根据不同环境、不同物体，可以预先计算光机和相机的安装位置及安装角度，使得安装使用更加便捷。本装置利用光机与相机建立硬件触发的功能，使装置可以实现快速稳定的高频采集建模功能。本装置在外壳上装有与光机、相机垂直的平面透镜，能有效确保装置内部的防尘，同时又不会影响光机与相机的正常运行。因此，本实用新型图像采集建模速度快、结构轻便简单、稳定性高、适用范围广、成本低。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的三维建模图像采集装置的外部结构示意图。

图2为图1中所述三维建模图像采集装置的外部结构的前视图。

图3为图1中所述三维建模图像采集装置的外部结构的俯视图。

图4为图1中所述三维建模图像采集装置的外部结构的仰视图。

图5为图1中所述三维建模图像采集装置的外部结构的侧视图。

图6为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的内部结构示意图。

图7为本实用新型一实施例的相机的透镜安装形式示意图。

图8为本实用新型一实施例的光机的透镜安装形式示意图。

图9为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的外接端口示意图。

图10为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的散热系统示意图。

图11为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的散热系统另一角度的示意图。

图12为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的剖视图。

图13为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的图像采集区域示意图。

附图标记说明：

1-三维建模图像采集装置、11-外壳、12-底板、111-光机孔、112-第一相机孔、113-第二相机孔、124-入风口、125-第一散热口、126-第二散热口、21-光机、22-第一相机、23-第二相机、210-第一加强板、211-第二加强板、212-楔形块、213-固定板、214-光机出风口、215-通风铜管、216-出风口、217-第三透镜、218-光机入风口、220-第一底座板、230-第二底座板、221-第一相机透镜、231-第二相机透镜、24-线卡、25-网口板组件、31-第一网线端口、32-第二网线端口、33-光机高清线端口、34-电源端口、13-接缝处、14-连接面、41-投影区域、42-第一视场、43-第二视场、44-最大共同视场

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本实用新型提出的三维建模图像采集装置采用光机与工业相机结合的方式，采集用于三维点云生成的图像，从而为三维建模提供精准的数据信息。

参阅图1所示，为本实用新型一实施例的三维建模图像采集装置的外部结构示意图；参阅图2-5所示，分别为图1中所述三维建模图像采集装置的外部结构的前视图、俯视图、仰视图、侧视图。结合图1-5所示，三维建模图像采集装置1外部包括外壳11和底板12。其中，外壳11上设计有光机孔111、第一相机孔112、第二相机孔113，底板12上设计有入风口124、第一散热口125、第二散热口126。光机孔111、第一相机孔112、第二相机孔113均设置在外壳11的同一侧(例如前侧)。另外外壳11上还包括各个端口和螺丝安装孔等。上述外壳11的设计在满足硬件工作环境的同时，又使得装置安装便捷，结构简约大方。

参阅图6所示，为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的内部结构示意图。三维建模图像采集装置1内部包括光机21、第一相机22、第二相机23，均安装于底板12。在本实施例中，三维点云的获取主要依靠光机21投影图片以及第一相机22、第二相机23拍摄投影图片计算得来。光机21通过光机孔111给目标物体表面投影结构光，第一相机22和第二相机23分别通过第一相机孔112和第二相机孔113拍摄投影图像，为三维重构提供精准的数据源。

光机21由第一加强板210、第二加强板211、楔形块212、固定板213贴合安装在底板12上，以修改其光轴角度。第一相机22和第二相机23分别由第一底座板220、第二底座板230定位在底板12上，再以定位螺丝紧固以修改其视野角度。两者角度必须提前计算实验获取，从而降低结构的复杂性，使得结构易于安装并且可靠。光机21的光机出风口214、通风铜管215能快速将光机21产生的热量排至出风口216(出风口216与底板12上的第一散热口125、第二散热口126相通)，保证内部硬件稳定运行。第一相机22和第二相机23的走线通过底板12上的线卡24收纳，使内部走线整齐美观。网口板组件25使得结构易于安装。光机21、第一相机22和第二相机23均集成在外壳11内，使装置能适应各种恶劣的工作环境，并达到IP65的防护等级，从而延长了内部硬件的使用寿命，同时美化了装置的外观。

参阅图7所示，为本实用新型一实施例的所述相机的透镜安装形式示意图。第一相机22、第二相机23分别对应第一相机透镜221、第二相机透镜231。第一相机透镜221和第二相机透镜231分别安装在外壳11的第一相机孔112和第二相机孔113上。在本实施例中，第一相机透镜221和第二相机透镜231为偏薄切透明的平面镜制成。这样可以防止因为光的折射引起的相机成像的畸变，保证计算分析时使用的图像都是最为真实、有效、精准的。

参阅图8所示，为本实用新型一实施例的所述光机的透镜安装形式示意图。光机21对应第三透镜217，第三透镜217安装在外壳11的光机孔111上。在本实施例中，第三透镜217为偏薄切透明的平面镜制成。这样可以防止因为光的折射引起的光机21投射出的图像产生重影等影响。

本装置在外壳11上装有与光机21、第一相机22、第二相机23垂直的平面透镜，能有效确保装置内部的防尘，同时又不会影响光机21、第一相机22、第二相机23的正常运行。

参阅图9所示，为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的外接端口示意图。三维建模图像采集装置1的外接端口包括两个外置网线端口(第一网线端口31、第二网线端口32)、一个光机高清线端口33、一个电源端口34。端口周围都加有防尘棉，能有效防止灰尘通过缝隙进入装置内部，硬件出发接线则在装置内部实现。这样的设计使得装置外部接线集中，以美化具体实施时装置的外部走线。

参阅图10-11所示，为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的散热系统示意图。三维建模图像采集装置1因为连续工作时间较长，内部硬件主要发热源是光机21，所以只需考虑光机21的散热问题。光机21的光机入风口218(与底板12上的入风口124相通)利用光机21自带的散热风扇及光机出风口214作为流动空气的动力源，再通过通风铜管215及出风口216(以及底板12上的第一散热口125、第二散热口126)排出光机21所产生的热量。也就是说，外界常温空气由入风口124进入装置内部，再进入光机入风口218，由光机21的散热风扇将热空气排至光机出风口214，经通风铜管215将热量排到出风口216，最后由第一散热口125、第二散热口126排出，从而完成装置内的散热工，保证装置内部工作温度的稳定，保证内部硬件正常运行。

参阅图12所示，为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的剖视图。如图所示，在外壳11与底板12的接缝处13、外壳11与光机21的连接面14都设计有防尘棉，以防止粉尘从加工误差和装配误差产生的间隙中进入装置内部，保证内部硬件的稳定运行环境。

参阅图13所示，为本实用新型一实施例的所述三维建模图像采集装置的图像采集区域示意图。在同一水平面上，分别是第一相机22的第一视场42和第二相机23的第二视场43以及光机21的投影区域41。当第一相机22和第二相机23的光轴成某一角度时，会产生一个共同视场。当投影区域41大于所述共同视场时，第一视场42、第二视场43和投影区域41之间的共同区域为两个相机的最大共同视场44，所述最大共同视场44即为三维建模图像采集装置1的图像有效采集区域。

本装置通过计算光机21、第一相机22和第二相机23在某一距离下的最大共同视场44作为识别建模区域(图像有效采集区域)，所以，根据不同环境、不同物体，可以预先计算光机21、第一相机22和第二相机23的安装位置及安装角度，使得安装使用更加便捷，增加装置的容错能力和适应能力。本装置利用光机21与第一相机22、第二相机23建立硬件触发的功能，使装置可以实现快速稳定的高频采集建模功能。

综合上述，本实用新型提出的三维建模图像采集装置1图像采集速度快、结构轻便简单、稳定性高、适用范围广、成本低。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维建模图像采集装置，其特征在于，包括：

外壳和底板；

光机，安装于所述底板，用于给目标物体表面投影结构光；

第一相机和第二相机，安装于所述底板，用于拍摄投影图像，为三维重构提供数据源；

其中，所述光机、所述第一相机和所述第二相机均集成在所述外壳内部。

2.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述光机由第一加强板、第二加强板、楔形块、固定板贴合安装在所述底板上。

3.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述第一相机和所述第二相机分别由第一底座板、第二底座板定位在所述底板上，再以定位螺丝紧固。

4.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述外壳上包括光机孔、第一相机孔、第二相机孔，所述底板上包括入风口和散热口。

5.如权利要求4所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述第一相机对应的第一相机透镜、所述第二相机对应的第二相机透镜及所述光机对应的第三透镜均为平面镜，分别安装于所述第一相机孔、所述第二相机孔及所述光机孔。

6.如权利要求4所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述光机包括光机入风口、散热风扇、光机出风口、通风铜管。

7.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述三维建模图像采集装置的外接端口包括两个外置网线端口、光机高清线端口、电源端口。

8.如权利要求7所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述外壳与所述底板的接缝处、所述外壳与所述光机的连接面及所有外接端口周围均设计有防尘棉。

9.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述第一相机和所述第二相机的走线通过线卡在所述装置内部收纳。

10.如权利要求1所述的三维建模图像采集装置，其特征在于，所述第一相机的第一视场、所述第二相机的第二视场和所述光机的投影区域之间的共同区域为所述第一相机和所述第二相机的最大共同视场，所述最大共同视场为所述三维建模图像采集装置的图像有效采集区域。

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