CN213812171U

CN213812171U - 一种扫描式立体相机装置

Info

Publication number: CN213812171U
Application number: CN202023335733.0U
Authority: CN
Inventors: 张明勇
Original assignee: Chengdu Juying Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Juying Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种扫描式立体相机装置，包括壳体和处理器，所述壳体的一外侧壁上设有相机玻璃窗口和光源透射玻璃窗口，所述壳体内设有扫瞄镜、结构光光源、反射镜和相机单元，所述相机单元的信号输出端与所述处理器的信号输入端连接，所述相机单元安装在所述相机玻璃窗口一端；所述扫瞄镜通过安装座安装在所述壳体内部，所述结构光光源安装在所述安装座的一侧，所述结构光光源的出光朝向所述扫瞄镜设置，所述结构光光源的另一侧设有所述相机单元，所述相机单元的摄像头朝向相机玻璃窗口设置。具有适用于物体三维扫描领域，具有精度高，速度快，无需额外配置外部运动机构的优点。

Description

一种扫描式立体相机装置

技术领域

本实用新型涉及激光检测领域，特别是涉及一种扫描式立体相机装置。

背景技术

在工业非接触测量中，激光三维扫描产品作为一种高精度的3D测量手段，在三维测量中得到了大量应用。典型的产品包括激光轮廓仪，激光三维扫描仪等。其基本测量原理是激光三角测量原理，即由一束或多束结构光照射目标表面，然后由呈三角测量关系的相机拍摄激光图案，经过几何关系计算便可得到目标物的上激光条纹所在的三维点云信息。在现阶段，上述激光扫描产品的结构光和相机之间是静态固定的。所以，为了得到物体表面上的全部三维信息，需要物体相对于激光轮廓仪或扫描仪移动。当移动物体，使其表面全部被激光扫描之后，才能获得物体完整的三维点云信息。在一般应用中，移动式扫描是可以接受的。但这给应用带来了不便，首先是降低了效率，其次增加了应用开发难度和成本。

因此，如果能提供一种扫描式激光三维测量产品，不需要相对移动目标物体，就可以获取目标物体的三维全貌，则不仅降低了应用开发成本，也提高了测量效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种扫描式立体相机装置，具有适用于物体三维扫描领域，具有精度高，速度快，无需额外配置外部运动机构的优点。

本实用新型的技术方案是：

一种扫描式立体相机装置，包括壳体和处理器，所述壳体的一外侧壁上设有相机玻璃窗口和光源透射玻璃窗口，所述壳体内设有扫瞄镜、结构光光源、反射镜和相机单元，所述相机单元的信号输出端与所述处理器的信号输入端连接，所述相机单元安装在所述相机玻璃窗口一端；所述扫瞄镜通过安装座安装在所述壳体内部，所述结构光光源安装在所述安装座的一侧，所述结构光光源的出光朝向所述扫瞄镜设置，所述结构光光源的另一侧设有所述相机单元，所述相机单元的摄像头朝向相机玻璃窗口设置。

在进一步的技术方案中，所述扫瞄镜和结构光光源均为两个，两个所述扫瞄镜和结构光光源对称设置在所述相机单元的两侧，所述相机单元的摄像头竖直向下设置，所述结构光光源和所述扫瞄镜之间还设有反射镜，所述光源透射玻璃窗口为两个对应所述结构光光源设置。

在进一步的技术方案中，所述安装座为驱动电机，所述电机的旋转轴上安装有角度传感器。

在进一步的技术方案中，所述角度传感器为旋转编码器。

在进一步的技术方案中，所述扫瞄镜为单轴检流计式扫描振镜或MEMS微反射镜。

在进一步的技术方案中，所述结构光光源为一字线激光器、投射光栅条纹的激光器或LED光源。

本实用新型的有益效果是：

1、适用于物体三维扫描领域，具有精度高，速度快，无需额外配置外部运动机构；

2、通过两组激光扫描单元可以同步对称地工作，也可以异步扫描，使得该装置的应用场景更为丰富；

3、两组激光扫描单元使得扫描范围更大，减少了检测盲区，使用更灵活，且由于两路激光同时扫描，提高了检测效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所述扫描式立体相机装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例2所述扫描式立体相机装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、扫描镜；2、安装座；3、结构光光源；4、相机单元；5、处理器；6壳体；7、相机玻璃窗口；8、光源透射玻璃窗口；9、反射镜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种扫描式立体相机装置，包括壳体6和处理器5，所述壳体6的一外侧壁上设有相机玻璃窗口7和光源透射玻璃窗口8，所述壳体6内设有扫瞄镜、结构光光源3、反射镜9和相机单元4，所述相机单元4的信号输出端与所述处理器5的信号输入端连接，所述相机单元4安装在所述相机玻璃窗口7一端；所述扫瞄镜通过安装座2安装在所述壳体6内部，所述结构光光源3安装在所述安装座2的一侧，所述结构光光源3的出光朝向所述扫瞄镜设置，所述结构光光源3的另一侧设有所述相机单元4，所述相机单元4的摄像头朝向相机玻璃窗口7设置。

所述安装座2为驱动电机，所述电机的旋转轴上安装有角度传感器。

所述角度传感器为旋转编码器。

所述扫瞄镜为单轴检流计式扫描振镜或MEMS微反射镜9。

所述结构光光源3为一字线激光器、投射光栅条纹的激光器或LED光源。

具体工作原理：

如图1所示，本装置包含括扫描镜1、角度传感器、结构光光源3、相机单元4、处理器5、和壳体6，壳体6上还设有相机玻璃窗口7和光源透射玻璃窗口8，处理器5和相机单元4之间通过线缆相连，其余零件置于支撑外壳内部。

如图1所示，激光器发出激光，被扫描镜1反射后，通过光源透射玻璃窗口8照射到目标物表面。扫描镜1为单轴检流计式扫描振镜，当它绕着垂直于壳体6底面的中心轴摆动时，激光顺着振镜的摆动方向扫描目标物表面。在安装扫瞄镜的安装座2的旋转轴上安装有角度传感器，用于测量振镜的摆动角度，其中角度传感器是旋转编码器，旋转编码器的分辨率根据目标物的距离和扫描间隔计算。设该装置的工作距离为300mm，扫描间隔1mm，则旋转编码器的角度分辨率应不低于atan(1/300)/2＝0.1度，用800～1000线的旋转编码器即可满足要求。

扫描镜1还可以是MEMS微反射镜9，相比之于检流计式扫描振镜，MEMS微反射镜9具有更高的扫描速度，更小体积和更低的功耗，因此可以本装置体积更紧凑，成本更低。

结构光光源3为一字线激光器、投射光栅条纹的激光器或LED光源，投射光栅条纹的激光器这种类型的激光器在结构光测量中是很常见的。

如图1所示，相机单元4的视场中心轴透过相机玻璃窗口7拍摄目标表面上的激光投影图形。相机单元4的视场中心轴与扫描镜1反射的激光束之间存在一个夹角。优选地，相机单元44的视场中心轴与扫描镜1在0度位置时反射的激光中心线之间的夹角位于15度到45度之间。如图1中的布局，激光器，扫描镜1，相机单元4之间构成激光三角测量几何关系，可以利用激光三角测量原理构建和计算照射在目标物表面上激光条纹的3D点云数据。如果已知扫描镜1当前的角度，则可以计算出扫描镜1反射的激光平面方程，结合已标定的相机和镜头参数即可解算出任意给定扫描镜1角度下的激光投影条纹中心线的3D点云坐标。扫描镜1连续扫描目标物，则可连续获取多条激光线光条对应的3D点云数据，并拼接成该目标物的表面3D点云数据。

实施例2：

如图2所示，所述扫瞄镜和结构光光源3均为两个，两个所述扫瞄镜和结构光光源3对称设置在所述相机单元4的两侧，所述相机单元4的摄像头竖直向下设置，所述结构光光源3和所述扫瞄镜之间还设有反射镜9，所述光源透射玻璃窗口8为两个对应所述结构光光源3设置。

具体工作原理：

如图2所示，本实施例中扫描镜1、结构光光源3和反射镜9均为两个，对称安装在相机单元4的两侧，壳体6上设置有两个光源透射玻璃窗口8，两个光源透射玻璃窗口8设置在相机玻璃窗口7的两侧。在本实施例中，处理器5和相机单元4之间通过线缆相连，其余零件置于支撑外壳内部。

如图2所示，激光器发出激光，经过反射镜9反射，再被扫描镜1反射后，通过光源透射玻璃窗口8照射到目标物表面。反射镜9用于折叠激光光路，起到减小装置长度的作用。也可以将两个激光器的出光口直接对准扫描镜1。

本实施例采用对称安装的两路激光发射和扫描光路，相机位于中间位置，且镜头方向竖直向下安装。

两组激光扫描设计，增加了本装置工作的灵活性。两组激光扫描单元可以同步对称地工作，也可以异步扫描，因而可以使得本实用新型的应用场景更为丰富。总之，本实施例所提供的装置的优点包括可以使得扫描范围更大，减少了检测盲区，使用更灵活，且由于两路激光同时扫描，提高了检测效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种扫描式立体相机装置，其特征在于，包括壳体和处理器，所述壳体的一外侧壁上设有相机玻璃窗口和光源透射玻璃窗口，所述壳体内设有扫瞄镜、结构光光源、反射镜和相机单元，所述相机单元的信号输出端与所述处理器的信号输入端连接，所述相机单元安装在所述相机玻璃窗口一端；所述扫瞄镜通过安装座安装在所述壳体内部，所述结构光光源安装在所述安装座的一侧，所述结构光光源的出光朝向所述扫瞄镜设置，所述结构光光源的另一侧设有所述相机单元，所述相机单元的摄像头朝向相机玻璃窗口设置。

2.根据权利要求1所述的扫描式立体相机装置，其特征在于，所述扫瞄镜和结构光光源均为两个，两个所述扫瞄镜和结构光光源对称设置在所述相机单元的两侧，所述相机单元的摄像头竖直向下设置，所述结构光光源和所述扫瞄镜之间还设有反射镜，所述光源透射玻璃窗口为两个对应所述结构光光源设置。

3.根据权利要求1所述的扫描式立体相机装置，其特征在于，所述安装座为驱动电机，所述电机的旋转轴上安装有角度传感器。

4.根据权利要求3所述的扫描式立体相机装置，其特征在于，所述角度传感器为旋转编码器。

5.根据权利要求1或2所述的扫描式立体相机装置，其特征在于，所述扫瞄镜为单轴检流计式扫描振镜或MEMS微反射镜。

6.根据权利要求4所述的扫描式立体相机装置，其特征在于，所述结构光光源为一字线激光器、投射光栅条纹的激光器或LED光源。