CN213714312U - 一种运动姿态视频测量用同步控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种运动姿态视频测量用同步控制器，包括盒体、控制单元、信号指示灯、电源开关和多个信号连接器，所述盒体上设有多个安装通孔，所述控制单元、信号指示灯、电源开关和信号连接器均固定在盒体内，且信号指示灯、电源开关和信号连接器分别对应不同的安装通孔；所述控制单元分别与信号指示灯、电源开关和信号连接器连接，且所述控制单元通过信号连接器分别与可转动的工业相机、外部照明机构和主控制器连接。本实用新型在进行视频测量时能使工业相机同步采集图像，从而达到提升前期采集精度以及提升后期处理计算精准度的目的。

Description

一种运动姿态视频测量用同步控制器

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体地说涉及一种运动姿态视频测量用同步控制器。

背景技术

运动姿态视频测量技术是用机器代替人眼来做测量和判断，但高速运动的物体由于速度快，人眼或者普通工业相机很难捕捉到运动物体的细节，因此需要可以高速成像的图像采集技术在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样，以使所记录目标的变化过程清晰、缓慢地呈现在我们眼前。

双目立体视觉原理的视频测量是现代视频测量的一种重要技术，它基于视差原理并由多幅图像获取物体的三维几何信息。如专利公告号为CN103727927B的现有技术在2015年10月14日所公开的一种基于结构光的高速运动物体位姿测量方法，该技术的原理通常是通过两台工业相机从不同角度同时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。因此，双目立体视觉视频测量系统在视频测量领域有着广泛的应用前景。但目前视频测量技术中并未考虑工业相机在进行图像采集时的同步性，因而不仅影响了图像的采集精度，更大大影响了后期图像处理计算的精准度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种运动姿态视频测量用同步控制器，本实用新型在进行视频测量时能使工业相机同步采集图像，从而达到提升前期采集精度以及提升后期处理计算精准度的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种运动姿态视频测量用同步控制器，其特征在于：包括盒体、控制单元、信号指示灯、电源开关和多个信号连接器，所述盒体上设有多个安装通孔，所述控制单元、信号指示灯、电源开关和信号连接器均固定在盒体内，且信号指示灯、电源开关和信号连接器分别对应不同的安装通孔；所述控制单元分别与信号指示灯、电源开关和信号连接器连接，且所述控制单元通过信号连接器分别与可转动的工业相机、外部照明机构和主控制器连接；

所述控制单元包括PCB板、FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块、外部触发处理模块和RS485外部电路，FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块和外部触发处理模块均安装在PCB板上，信号指示灯和电源开关均与FPGA处理器连接，信号连接器分别通过触发处理模块和RS485外部电路与FPGA处理器连接；且FPGA处理器依次通过触发处理模块和信号连接器与工业相机连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器与工业相机的可转动结构连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器与外部照明机构连接，FPGA处理器通过USB转串口模块与主控制器连接。

所述触发处理模块的数量至少为两个，各触发处理模块分别与信号连接器连接。

所述RS485外部电路的数量至少为两个，各RS485外部电路分别与信号连接器连接。

所述盒体由上壳和下壳固定而成，上壳具有一顶板和一侧板，下壳具有一底板和三侧板，信号指示灯和电源开关设置在上壳的侧板上，信号连接器设置在下壳的其中一侧板上，且下壳的另外两侧板上设有散热孔。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型所述同步控制器在进行视频测量时，通过控制单元与可转动的工业相机、外部照明机构和主控制器连接，能使工业相机同步采集图像，从而达到提升前期采集精度以及提升后期处理计算精准度的目的。另外，本实用新型还具有结构简单、操作方便等优点。

2、本实用新型的控制单元采用集成式设计，能同时控制多台高速工业相机同步采集。采用FPAG处理器能使控制精度达到纳米级，响应速度更快。FPGA处理器与主控制器之间采用双串口通信设计，支持对相机直接电源供电且每路电源的开关可以通过上位机程序控制，每一路同步控制接口还支持RS485通信，可以将上位机控制命令通过串口接收FPGA解析后利用RS485进行分发，从而达到对外围控制进行扩展的目的。

3、本实用新型采用特定结构的上壳与下壳构成盒体，具有设计合理、便于组装、安装稳固等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型在进行视频测量时的使用状态结构示意图；

图中标记为：1、主机，2、同步控制器，3、横梁，4、视频采集装置，5、外部照明机构，6、玻璃观测窗，7、待测物体；

201、盒体，202、控制单元，203、信号指示灯，204、电源开关，205、信号连接器。

具体实施方式

本实用新型公开了一种运动姿态视频测量用同步控制器，如图1所示，其包括盒体201、控制单元202、信号指示灯203、电源开关204和多个信号连接器205，所述盒体201上设有多个安装通孔，所述控制单元202、信号指示灯203、电源开关204和信号连接器205均固定在盒体201内，且信号指示灯203、电源开关204和信号连接器205分别对应不同的安装通孔；所述控制单元202分别与信号指示灯203、电源开关204和信号连接器205连接，且所述控制单元202通过信号连接器205分别与可转动的工业相机、外部照明机构5和主控制器连接。具体的，所述盒体201由上壳和下壳固定而成，上壳具有一顶板和一侧板，下壳具有一底板和三侧板，信号指示灯203和电源开关204设置在上壳的侧板上，信号连接器205设置在下壳的其中一侧板上，且下壳的另外两侧板上设有散热孔。

本实用新型主要通过控制单元202实现图像采集的同步，如图2所示，所述控制单元202具体包括PCB板、FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块、外部触发处理模块和RS485外部电路，FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块和外部触发处理模块均集成安装在PCB板上，信号指示灯203和电源开关204均与FPGA处理器连接，多个信号连接器205分别通过触发处理模块和RS485外部电路与FPGA处理器连接。

进一步的，触发处理模块的数量至少为两个，各触发处理模块分别与信号连接器205连接。RS485外部电路的数量至少为两个，各RS485外部电路分别与信号连接器205连接。在实际使用时，FPGA处理器依次通过触发处理模块和信号连接器205与工业相机连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器205与工业相机的可转动结构连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器205与外部照明机构5连接，FPGA处理器通过USB转串口模块与主控制器连接。

其中，外部触发处理模块用于提供触发信号源，FPGA处理器用于接收触发信号源，并通过触发处理模块向各工业相机下达触发指令，控制工业相机同步采集图像。另外，FPGA处理器还可通过USB转串口模块接收主控制器的指令，并分别通过RS485外部电路控制工业相机进行转动和控制外部照明机构5的动作（例如转动或启闭照明等）。

本实用新型可应用于视频测量系统中进行视频测量，所述视频测量系统的结构如图3所示，其包括主机1、同步控制器2、横梁3、外部照明机构5和两套视频采集装置4。其中，主机1可作为主控制器，用于实现整个系统中的控制及图像的处理。视频采集装置4包括工业相机，工业相机可由电机带动转动，工业相机能够高速采集被测物体的图像。外部照明机构5的方位角和俯仰角可由控制单元202通过信号连接器205控制调节，外部照明机构5的启闭可由控制单元202通过信号连接器205控制，因曝光时间短进光量少导致成像质量较差时可通过外部照明机构5进行补光，以提高测量精度。

具体的，视频采集装置4优选对称固定在横梁3两端。视频采集装置4中工业相机一方面通过连接线缆直接与主机1连接，以实现图像的快速处理。另一方面通过连接线缆和同步控制器2与主机1连接。实际使用时由主机1通过同步控制器2控制视频采集装置4的启闭、转动等。外部照明机构5固定在横梁3中部，并通过同步控制器2与主机1连接。实用使用时由主机1通过同步控制器2控制外部照明机构5的启闭、转动等。

本实用新型的实施原理如下：

步骤1，如图3所示，将待测物体7置于适当位置，同时在待测物体7与视频采集装置4之间设置玻璃观测窗6，将视频采集装置4水平正对固定，调节工业相机与待测物体7之间的角度位置，打开灯光补偿，完成对焦，保证待测物体7成像的清晰度。

步骤2，在待测物体7表面粘贴能够用于图像处理软件识别的标记点，使标记点按测试需要稳固地粘贴在待测物体7表面，连接各模块之间的通信控制线缆，打开外部照明机构5，并通过主机1中的图像采集软件试采集进行观察，以图像清晰，标记点能正常识别为准。

步骤3，打开主机1中的控制软件，自检系统的各模块，确定通信和控制正常。通过查询读取视频采集装置4的工作环境参数，通过主机1控制软件调节当前环境参数。

步骤4，通过主机1控制软件下发命令对工业相机与待测物体7角度的精确调整，同时打开图像分析处理软件观察待测物体7的图像采集成像情况，并再次对灯光、角度等参数进行微调，直到能在成像测试窗口得到清晰完整的视频图像，所有标记点正常清楚识别为止。

步骤5，打开图像分析处理软件，选择实验类别为在线实验，设置工业相机采集参数，参数配置完成后读入实时图像，设置实验模式为提取标记点、图像高速压缩或提点并图像压缩，完成在线实验后保存数据、压缩图像并将实时分析处理后的标记点坐标显示。

步骤6，打开图像分析处理软件，选择实验类别为离线实验，导入离线图像文件夹，选择实验图片，配置和微调实验参数，分析处理并提取标记点，将计算后的标记点坐标在显示屏上显示，完成待测物体7的测量。

Claims (4)

1.一种运动姿态视频测量用同步控制器，其特征在于：包括盒体（201）、控制单元（202）、信号指示灯（203）、电源开关（204）和多个信号连接器（205），所述盒体（201）上设有多个安装通孔，所述控制单元（202）、信号指示灯（203）、电源开关（204）和信号连接器（205）均固定在盒体（201）内，且信号指示灯（203）、电源开关（204）和信号连接器（205）分别对应不同的安装通孔；所述控制单元（202）分别与信号指示灯（203）、电源开关（204）和信号连接器（205）连接，且所述控制单元（202）通过信号连接器（205）分别与可转动的工业相机、外部照明机构（5）和主控制器连接；

所述控制单元（202）包括PCB板、FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块、外部触发处理模块和RS485外部电路，FPGA处理器、USB转串口模块、触发处理模块和外部触发处理模块均安装在PCB板上，信号指示灯（203）和电源开关（204）均与FPGA处理器连接，信号连接器（205）分别通过触发处理模块和RS485外部电路与FPGA处理器连接；且FPGA处理器依次通过触发处理模块和信号连接器（205）与工业相机连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器（205）与工业相机的可转动结构连接，FPGA处理器依次通过RS485外部电路和信号连接器（205）与外部照明机构（5）连接，FPGA处理器通过USB转串口模块与主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种运动姿态视频测量用同步控制器，其特征在于：所述触发处理模块的数量至少为两个，各触发处理模块分别与信号连接器（205）连接。

3.根据权利要求1所述的一种运动姿态视频测量用同步控制器，其特征在于：所述RS485外部电路的数量至少为两个，各RS485外部电路分别与信号连接器（205）连接。

4.根据权利要求1所述的一种运动姿态视频测量用同步控制器，其特征在于：所述盒体（201）由上壳和下壳固定而成，上壳具有一顶板和一侧板，下壳具有一底板和三侧板，信号指示灯（203）和电源开关（204）设置在上壳的侧板上，信号连接器（205）设置在下壳的其中一侧板上，且下壳的另外两侧板上设有散热孔。

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