一种水下模型地形的测量与三维重建装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种水下模型地形的测量与三维重建装置，包括装有水流和水下模型地形的模型水槽，B超仪，行走平台，远程计算机；行走平台放置在模型水槽的上方，其与模型水槽为滑动连接；B超仪固定在行走平台上并通过无线网络Wi-Fi连接远程计算机；B超仪上的探头通过滑动装置设置在行走平台上，且探头与水面接触；行走平台通过在水槽上沿滑动带动B超仪进行水下地形数据采集，远程计算机通过无线网络Wi-Fi接收B超视频图像数据后进行处理，如图1所示。本实用新型适用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、电木粉等水下模型地形的测量与三维重建，其适应性好、直观可视、操作快捷，实现了水下模型地形的可视化测量与三维重建。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于河港水工模型测量【技术领域】，特别涉及一种水下模型地形的测量 与三维重建装置。 一种水下模型地形的测量与三维重建装置
【背景技术】
[0002] 河工模型实验是人们认识和研究河流水沙运动、演变和洪水演进规律的重要的手 段。模型试验中，水下地形的实时观测与分析对研究河道淤积与水流冲刷具有重要的意义。 为了准确获取模型试验中水下地形及其冲淤变化等信息，这就需要寻找一种对水下地形信 息进行实时动态观测和分析的装置。近年来，国内外开发了多种测量仪器用于对河工模型 地形的测量，如光电反射式地形仪、电阻式地形仪、跟踪地形仪、超声地形仪、激光扫描仪等 仪器，目前，这些地形仪大多是点式测量，无法实现对水下模型地形、特别是对动床模型试 验中浑浊水流情况下的水下模型地形，进行非接触式的在线实时图像测量与三维重建分 析。 实用新型内容
[0003] 针对【背景技术】存在的问题，本实用新型提供一种水下模型地形的测量与三维重建 装直。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0005] -种水下模型地形的测量与三维重建装置，包括装有水流和水下模型地形的
[0006] 模型水槽，Β超仪，行走平台，远程计算机；行走平台放置在模型水槽的上方，其与 模型水槽为滑动连接；Β超仪固定在行走平台上并通过无线网络Wi-Fi连接远程计算机；Β 超仪上的探头通过滑动装置设置在行走平台上，行走平台与滑动装置配合使B超仪上的探 头在前后、左右、上下三维空间中运动；工作时，B超探头保持与水面接触，行走平台在水槽 上沿滑动并带动B超仪进行水下地形数据采集。
[0007] 所述行走平台设置有与远程计算机连接的驱动电路，远程计算机通过驱动电
[0008] 路驱动行走平台带动B超仪在水槽上沿滑动，进行水下地形数据采集。
[0009] 所述滑动装置包括固定夹、带齿滑杆一、带齿滑杆二、步进电机一、步进电
[0010] 机二、带齿皮带一、带齿皮带二；步进电机二固定在行走平台上；带齿皮带二与步 进电机二连接，由步进电机二牵引运动；带齿滑杆二与步进电机二连接；带齿皮带一、步进 电机一均设置在带齿滑杆二上；带齿皮带一与步进电机一连接，由步进电机一牵引运动； 带齿滑杆一与步进电机一连接，B超仪的探头通过固定夹与带齿滑杆一连接；步进电机一、 步进电机二分别通过各自的驱动电路与远程计算机无线连接。
[0011] 所述行走平台包括平台本体、滑轮、步进电机三、电机驱动电路三，平台本体固定 在滑轮上，滑轮、步进电机三、电机驱动电路三依次连接，电机驱动电路三通过无线网络 Wi-Fi与远程计算机连接。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
[0013] 1、本实用新型结构简单，测试过程方便快捷，实时性好，并且可以重复利用处理， 实用性强。
[0014] 2、本实用新型利用B超仪对水下模型地形进行直接成像，获得水下地形的B超视 频图像，直观可视。
[0015] 3、本实用新型自适应性强，无论是浑水还是清水采用B超仪都能得到比较理想的 水下地形图像，适用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、电木粉等组成的水下模型地形，也基本上不 受光照条件和温度等因素的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0017] 其中，1一模型水槽，2-水下模型地形，3-水流，4一探头，5-滑动装置，6- B超 仪，7-无线网络Wi-Fi，8-远程计算机，9一行走平台，10-滑轮，5-1-固定夹、5-21-带 齿滑杆一、5-22-带齿滑杆二、5-31-步进电机一、5-32-步进电机二、5-41-带齿皮带一、 5-42-带齿皮带二；
[0018] 图2为本实用新型中行走平台与滑动装置连接的结构图；
[0019] 图3为本实用新型的测量的一个水下地形线；
[0020] 图4为本实用新型的三维重建的一张水下地形图，单位为毫米（mm)。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022] 如附图1所示，本实用新型包括装有水流（3)和水下模型地形（2)的模
[0023] 型水槽（1)，B超仪（6)，行走平台（9)，远程计算机（8);行走平台放置在模型水槽 的上方，其与模型水槽为滑动连接；B超仪固定在行走平台上并通过无线网络Wi-Fi (7)连 接远程计算机；B超仪上的探头（4)通过滑动装置（5)设置在行走平台上，行走平台与滑动 装置配合使B超仪上的探头在前后、左右、上下三维空间中运动（S卩：图2中的X、y、z三个 方向，其中行走平台沿X方向运动，滑动装置中的带齿滑杆一、带齿滑杆二分别带动B超仪 探头沿z、y方向运动）;工作时，B超探头保持与水面接触，行走平台在水槽上沿滑动并带动 B超仪进行水下地形数据采集。
[0024] 行走平台设置有与远程计算机连接的驱动电路，远程计算机通过驱动电路驱
[0025] 动行走平台带动B超仪在水槽上沿滑动，进行水下地形数据采集。
[0026] 如图2所示，滑动装置包括固定夹（5-1)、带齿滑杆一（5-21)、带齿滑杆二（5-22)、 步进电机一（5-31)、步进电机二（5-32)、带齿皮带一（5-41)、带齿皮带二（5-42);步进电机 二固定在行走平台上；带齿皮带二与步进电机二连接，由步进电机二牵引运动；带齿滑杆 二与步进电机二连接；带齿皮带一、步进电机一均设置在带齿滑杆二上；带齿皮带一与步 进电机一连接，由步进电机一牵引运动；带齿滑杆一与步进电机一连接，B超仪的探头通过 固定夹与带齿滑杆一连接；步进电机一、步进电机二分别通过各自的驱动电路与远程计算 机无线连接；使用时，带齿皮带一、带齿皮带二分别在步进电机一、步进电机二的带动下使 带齿滑杆一、带齿滑杆二分别沿着z方向、y方向运动。
[0027] 行走平台包括平台本体、滑轮（10)、步进电机三、电机驱动电路三，平台本体固 定在滑轮上，滑轮、步进电机三、电机驱动电路三依次连接，电机驱动电路三通过无线网络 Wi-Fi与远程计算机连接。
[0028] 本实用新型的实施过程主要包括以下步骤：
[0029] 步骤1、按照图1连接好本实用新型；
[0030] 步骤2、固定好B超探头，调整无线网络，连接远程计算机；
[0031] 步骤3、行走平台带动B超仪行走到待测位置并使B超探头接触水面；
[0032] 步骤4、打开B超仪并进行调整，使B超仪对水下地形的成像较好；
[0033] 步骤5、B超仪对水下模型地形进行视频图像采集；
[0034] 步骤6、将采集到视频图像通过Wi-Fi传送给远程计算机；
[0035] 步骤7、远程计算机接收视频图像进行处理，效果图如图3-4所示。
【权利要求】
1. 一种水下模型地形的测量与三维重建装置，其特征在于：包括装有水流和水下模型 地形的模型水槽，B超仪，行走平台，远程计算机；行走平台放置在模型水槽的上方，其与模 型水槽为滑动连接；B超仪固定在行走平台上并通过无线网络Wi-Fi连接远程计算机；B超 仪上的探头通过滑动装置设置在行走平台上，行走平台与滑动装置配合使B超仪上的探头 在前后、左右、上下三维空间中运动；工作时，B超探头保持与水面接触，行走平台在水槽上 沿滑动并带动B超仪进行水下地形数据采集。
2. 根据权利要求1所述的一种水下模型地形的测量与三维重建装置，其特征在于：所 述行走平台设置有与远程计算机连接的驱动电路，远程计算机通过驱动电路驱动行走平台 带动B超仪在水槽上沿滑动，进行水下地形数据采集。
3. 根据权利要求1或2所述的一种水下模型地形的测量与三维重建装置，其特征在 于：所述滑动装置包括固定夹、带齿滑杆一、带齿滑杆二、步进电机一、步进电机二、带齿皮 带一、带齿皮带二；步进电机二固定在行走平台上；带齿皮带二与步进电机二连接，由步进 电机二牵引运动；带齿滑杆二与步进电机二连接；带齿皮带一、步进电机一均设置在带齿 滑杆二上；带齿皮带一与步进电机一连接，由步进电机一牵引运动；带齿滑杆一与步进电 机一连接，B超仪的探头通过固定夹与带齿滑杆一连接；步进电机一、步进电机二分别通过 各自的驱动电路与远程计算机无线连接。
4. 根据权利要求1或2所述的一种水下模型地形的测量与三维重建装置，其特征在于： 所述行走平台包括平台本体、滑轮、步进电机三、电机驱动电路三，平台本体固定在滑轮上， 滑轮、步进电机三、电机驱动电路三依次连接，电机驱动电路三通过无线网络Wi-Fi与远程 计算机连接。
【文档编号】G01B17/06GK203893831SQ201420323253
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】邹先坚, 马志敏, 宋欢, 胡文斌, 杜剑锋 申请人:武汉大学