CN213715665U - 一种运动姿态视频测量用照明补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，包括固定底座、限位座、旋转定位座、第一旋转轴承、方位角调节机构、俯仰角调节机构和照明机构，限位座安装在固定底座上，旋转定位座固定在限位座上，旋转定位座上设有环台，第一旋转轴承套设在环台上；所述方位角调节机构包括控制箱和水平转动组件，水平转动组件固定在控制箱内，且水平转动组件与旋转定位座固定连接；所述照明机构通过俯仰角调节机构固定在控制箱上；所述水平转动组件与俯仰角调节机构配合调节照明机构的方位角和俯仰角。本实用新型能自动调节方位角和俯仰角对准待测物体补充光照，以便于提高测量的准确度和精度。

Description

一种运动姿态视频测量用照明补偿装置

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照明补偿装置。

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。但在实际测量时，由于待测物体处于不同环境中，因此测量时往往存在着因光线不足而影响测量结果的准确性和精度的技术问题。

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照明补偿装置，本实用新型能自动调节方位角和俯仰角对准待测物体补充光照，以便于提高测量的准确度和精度。

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照明补偿装置，其特征在于：包括固定底座、限位座、旋转定位座、第一旋转轴承、方位角调节机构、俯仰角调节机构和照明机构，限位座安装在固定底座上，旋转定位座固定在限位座上，旋转定位座上设有环台，第一旋转轴承套设在环台上；所述方位角调节机构包括控制箱和水平转动组件，水平转动组件固定在控制箱内，且水平转动组件与旋转定位座固定连接；所述照明机构通过俯仰角调节机构固定在控制箱上；所述水平转动组件与俯仰角调节机构配合调节照明机构的方位角和俯仰角。

所述水平转动组件包括转动电机、定位座体、PCB转动定位板、底盖和电机定位台，定位座体通过底盖固定在控制箱的底部，转动电机固定在定位座体上方；电机定位台固定在控制箱的底部，电机定位台的一端与旋转定位座固定连接，另一端穿过底盖后与转动电机的转动轴固定连接；PCB转动定位板通过底盖固定在定位座体内，PCB转动定位板与转动电机的转动轴连接。

所述控制箱包括箱本体和底板，底盖和电机定位台均固定在底板上，所述照明机构通过俯仰角调节机构固定在箱本体上。

所述俯仰角调节机构包括第一支撑座、第二支撑座、第一限位固定座、第二限位固定座、PCB翻转定位板、第二旋转轴承、翻转电机和转动限位卡，第一限位固定座和第二限位固定座分别通过第二旋转轴承连接在照明机构的两侧，转动限位卡固定在照明机构上并与第一限位固定座配合限制照明机构的翻转角度，PCB翻转定位板固定在第一限位固定座上，翻转电机固定在第二限位固定座上并通过转轴与照明机构固定连接；第一支撑座的下端和第二支撑座的下端分别固定在控制箱上，第一支撑座的上端和第二支撑座的上端分别固定在第一限位固定座和第二限位固定座上。

所述第一支撑座的上端和第二支撑座的上端均设有容纳腔，第一支撑座的上端固定罩设在第一限位固定座上后，PCB翻转定位板位于第一支撑座的容纳腔内；第二支撑座的上端固定罩设在第二限位固定座上后，翻转电机位于第二支撑座的容纳腔内。

所述照明机构包括灯箱、透光板、聚光罩、LED灯和后箱盖，灯箱与俯仰角调节机构连接，透光板、聚光罩、LED灯依次固定在灯箱内，后箱盖固定在灯箱上。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过照明补偿装置能够控制照明机构自动地为待测物体补充光照，有利于在光线不足的环境下提高测量的准确度和精度。通过方位角调节机构和俯仰角调节机构的配合，能够自动调节照明机构的方位角和俯仰角，实现了照明机构在补充光照时能够快速地对准待测物体，智能化程度更高。

2、本实用新型中照明补偿装置采用了能够高精度远程控制的转动结构，既能够实现光照面的±90度的水平旋转和±60度的俯仰调整，又能够远程自动操控，不仅操控极为方便，还极大地提升了装置的自动化程度。

3、本实用新型的结构合理且布置得较为紧密，具有体积小巧、便于携带等优点。

4、本实用新型中各电子器件均有外壳保护，能够有效地保护电子器件不受损伤，有利于提升装置的使用寿命。

5、本实用新型中的照明机构具有结构简单、成本低廉、补光效果好等优点。

附图说明

图1为实施例1中照明补偿装置正面的爆炸图；

图2为实施例1中照明补偿装置侧面的爆炸图；

图3为实施例2的结构示意图；

图4为实施例2中照明补偿装置在横梁上的结构示意图；

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、照明补偿装置，6、玻璃观测窗，7、待测物体；

501、固定底座，502、限位座，503、旋转定位座，504、第一旋转轴承，505、环台，506、方位角调节机构，507、俯仰角调节机构，508、照明机构，509、控制箱，510、转动电机，511、定位座体，512、PCB转动定位板，513、底盖，514、电机定位台，515、第一支撑座，516、第二支撑座，517、第一限位固定座，518、第二限位固定座，519、PCB翻转定位板，520、第二旋转轴承，521、翻转电机，522、转动限位卡，523、灯箱，524、透光板，525、聚光罩，526、LED灯，527、后箱盖。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，用于在因曝光时间短进光量少导致成像质量较差时进行补光，并可以根据待测物体7的方向进行远程电动调节左右旋转或前后俯仰。如图1、2所示，其具体包括固定底座501、限位座502、旋转定位座503、第一旋转轴承504、方位角调节机构506、俯仰角调节机构507和照明机构508，限位座502安装在固定底座501上，旋转定位座503固定在限位座502上，旋转定位座503上设有环台505，第一旋转轴承504套设在环台505上，可以减少转动时带来的摩擦力；所述方位角调节机构506包括控制箱509和水平转动组件，水平转动组件固定在控制箱509内，且水平转动组件与旋转定位座503固定连接；所述照明机构508通过俯仰角调节机构507固定在控制箱509上；所述水平转动组件与俯仰角调节机构507配合调节照明机构508的方位角和俯仰角。在实际使用时可以设置主控制器，通过主控制器向水平转动组件、俯仰角调节机构507和照明机构508下达各项指令，例如启闭水平转动组件、启闭俯仰角调节机构507、开闭照明机构508等，以实现照明机构508的方位角调节、俯仰角调节和开闭。

所述水平转动组件包括转动电机510、定位座体511、PCB转动定位板512、底盖513和电机定位台514，定位座体511具有容纳空间，通过底盖513固定在控制箱509的底部，转动电机510固定在定位座体511上方；电机定位台514固定在控制箱509的底部，电机定位台514的一端与旋转定位座503固定连接，另一端穿过底盖513后与转动电机510的转动轴固定连接；PCB转动定位板512通过底盖513固定在定位座体511内，PCB转动定位板512与转动电机510的转动轴连接。在实际使用时，转动电机510接收到来自主控制器的指令后，带动俯仰角调节机构507转动实现照明机构508方位角的调节；PCB转动定位板512用于检测转动轴的起始位置，以便于准确控制转动角度。

进一步的，所述控制箱509包括箱本体和底板，底盖513和电机定位台514均固定在底板上，所述照明机构508通过俯仰角调节机构507固定在箱本体上。

所述俯仰角调节机构507包括第一支撑座515、第二支撑座516、第一限位固定座517、第二限位固定座518、PCB翻转定位板519、第二旋转轴承520、翻转电机521和转动限位卡522，第一限位固定座517和第二限位固定座518分别通过第二旋转轴承520连接在照明机构508的两侧，转动限位卡522固定在照明机构508上并与第一限位固定座517配合限制照明机构508的翻转角度，PCB翻转定位板519固定在第一限位固定座517上，翻转电机521固定在第二限位固定座518上并通过转轴与照明机构508固定连接；第一支撑座515的下端和第二支撑座516的下端分别固定在控制箱509上，第一支撑座515的上端和第二支撑座516的上端分别固定在第一限位固定座517和第二限位固定座518上。在实际使用时，翻转电机521接收到来自主控制器的指令后，带动照明机构508翻转实现照明机构508俯仰角的调节；PCB翻转定位板519用于检测转轴的起始位置，以便于准确控制翻转角度。

进一步的，所述第一支撑座515的上端和第二支撑座516的上端均设有容纳腔，第一支撑座515的上端固定罩设在第一限位固定座517上后，PCB翻转定位板519位于第一支撑座515的容纳腔内；第二支撑座516的上端固定罩设在第二限位固定座518上后，翻转电机521位于第二支撑座516的容纳腔内。通过容纳腔能够有效保护PCB翻转定位板519和翻转电机521

所述照明机构508包括灯箱523、透光板524、聚光罩525、LED灯526和后箱盖527，灯箱523与俯仰角调节机构507连接，透光板524、聚光罩525、LED灯526依次固定在灯箱523内，后箱盖527固定在灯箱523上。在实际使用时，LED灯526接收到来自主控制器的指令后，可以控制LED灯526的开启和关闭，实现测量时的补光。

实施例2

本实施例公开了一种使用实施例1所述照明补偿装置5的视频测量系统，如图3、4所示，其还包括主机1、同步控制器2、横梁3、视频采集装置4。其中，视频采集装置4包括可由电机带动转动的工业相机，能够高速采集被测物体的图像。主机1和同步控制器2可以作为主控制器，用于控制视频采集装置4的动作（开闭、转动等动作）和照明补偿装置5的动作（开闭、转动等动作）等，以及用于对视频采集装置4采集到的图像进行处理。同步控制器2用于在对图像同步采集要求较高时对视频采集装置4提供电源和同步触发信号，包括外部触发、软件触发和硬件触发等模式，同时为后级驱动控制板提供电源和上位机指令转发。其具体包括盒体、PCB控制板、信号指示灯、电源开关和信号连接器，PCB控制板、信号指示灯、电源开关和信号连接器均固定在盒体上，PCB控制板分别与信号指示灯、电源开关和信号连接器连接，且PCB控制板通过信号连接器分别与视频采集装置4、照明补偿装置5和主机1连接。

具体的，视频采集装置4对称固定在横梁3两端，视频采集装置4一方面直接与主机1连接，以实现图像的快速处理。另一方面通过同步控制器2与主机1连接，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。照明补偿装置5固定在横梁3中部，并通过同步控制器2与主机1连接，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。在因曝光时间短进光量少导致成像质量较差时可通过照明补偿装置5进行补光，以提高测量精度。

本实施例在实际使用中，还可以在视频采集装置4中设置均与主机1连接的温湿度传感器和半导体制冷器，以便于实时调节视频采集装置4工作环境的温湿度，从而使视频采集装置4在适宜的环境温湿度下工作。

本实施例的实施原理如下：

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，打开照明机构508，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，自检装置的各模块，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 (6)

1.一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：包括固定底座（501）、限位座（502）、旋转定位座（503）、第一旋转轴承（504）、方位角调节机构（506）、俯仰角调节机构（507）和照明机构（508），限位座（502）安装在固定底座（501）上，旋转定位座（503）固定在限位座（502）上，旋转定位座（503）上设有环台（505），第一旋转轴承（504）套设在环台（505）上；所述方位角调节机构（506）包括控制箱（509）和水平转动组件，水平转动组件固定在控制箱（509）内，且水平转动组件与旋转定位座（503）固定连接；所述照明机构（508）通过俯仰角调节机构（507）固定在控制箱（509）上；所述水平转动组件与俯仰角调节机构（507）配合调节照明机构（508）的方位角和俯仰角。

2.根据权利要求1所述的一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：所述水平转动组件包括转动电机（510）、定位座体（511）、PCB转动定位板（512）、底盖（513）和电机定位台（514），定位座体（511）通过底盖（513）固定在控制箱（509）的底部，转动电机（510）固定在定位座体（511）上方；电机定位台（514）固定在控制箱（509）的底部，电机定位台（514）的一端与旋转定位座（503）固定连接，另一端穿过底盖（513）后与转动电机（510）的转动轴固定连接；PCB转动定位板（512）通过底盖（513）固定在定位座体（511）内，PCB转动定位板（512）与转动电机（510）的转动轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：所述控制箱（509）包括箱本体和底板，底盖（513）和电机定位台（514）均固定在底板上，所述照明机构（508）通过俯仰角调节机构（507）固定在箱本体上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：所述俯仰角调节机构（507）包括第一支撑座（515）、第二支撑座（516）、第一限位固定座（517）、第二限位固定座（518）、PCB翻转定位板（519）、第二旋转轴承（520）、翻转电机（521）和转动限位卡（522），第一限位固定座（517）和第二限位固定座（518）分别通过第二旋转轴承（520）连接在照明机构（508）的两侧，转动限位卡（522）固定在照明机构（508）上并与第一限位固定座（517）配合限制照明机构（508）的翻转角度，PCB翻转定位板（519）固定在第一限位固定座（517）上，翻转电机（521）固定在第二限位固定座（518）上并通过转轴与照明机构（508）固定连接；第一支撑座（515）的下端和第二支撑座（516）的下端分别固定在控制箱（509）上，第一支撑座（515）的上端和第二支撑座（516）的上端分别固定在第一限位固定座（517）和第二限位固定座（518）上。

5.根据权利要求4所述的一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：所述第一支撑座（515）的上端和第二支撑座（516）的上端均设有容纳腔，第一支撑座（515）的上端固定罩设在第一限位固定座（517）上后，PCB翻转定位板（519）位于第一支撑座（515）的容纳腔内；第二支撑座（516）的上端固定罩设在第二限位固定座（518）上后，翻转电机（521）位于第二支撑座（516）的容纳腔内。

6.根据权利要求1所述的一种运动姿态视频测量用照明补偿装置，其特征在于：所述照明机构（508）包括灯箱（523）、透光板（524）、聚光罩（525）、LED灯（526）和后箱盖（527），灯箱（523）与俯仰角调节机构（507）连接，透光板（524）、聚光罩（525）、LED灯（526）依次固定在灯箱（523）内，后箱盖（527）固定在灯箱（523）上。

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