全方位三维扫描装置的制作方法

1.本实用新型涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种全方位三维扫描装置。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步，人工智能科技作为当今科技的前沿技术已经深入到各行各业之中，从20世纪70年代开始，人工智能技术就已开始应用于现代农业领域中。在农业生产的很多方面，大部分的工作是通过对农作物外观的判断进行的，例如农作物的生长状态、病虫害监测以及杂草辨别等等，而这些工作通常通过人的肉眼去观察，导致存在两个问题：1、农民并不能保证根据经验做出的判断是完全正确的；2、由于没有专业人士及时到现场诊断，可能会使农作物病情延误或加重。恰恰人工智能技术可在农作物检测中提供强大的技术支持，通过机器视觉技术模拟人类的视觉功能，从客观事物的图像中获取信息并处理和分析。
3.目前，对复杂的农田尺度农作物的表型与三维数据获取还没有一套完整、便捷、高精度的采集系统，常使用的激光雷达技术能获取大尺度范围的三维数据，适用于林业领域的数据采集，无法反映农作物的局部特征；此外无人机拍摄田间影像数据，再通过算法处理成模型，只能获取农作物的冠层点云数据，缺乏深度信息等。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种全方位三维扫描装置，以实现高精度、高效率的物体三维扫描。
5.为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种全方位三维扫描装置，包括底座，还包括：
6.第一导轨机构，水平设置于所述底座上；
7.第二导轨机构，竖直设置于所述底座上并与所述第一导轨机构滑动连接；
8.旋转平台，位于所述底座上并与所述第二导轨机构相对设置；
9.以及，立体视觉模块，与所述第二导轨机构滑动连接；
10.其中，待扫描物体放置于所述旋转平台上，驱动所述旋转平台运动以带动所述待扫描物体旋转，所述立体视觉模块同步获取所述待扫描物体的三维立体信息。
11.在一些实施例中，所述立体视觉模块包括一个或者多个线激光双目立体相机，所述线激光双目立体相机包括线激光器、相对设置的第一摄像头和第二摄像头，所述线激光器用于发射激光线到所述待扫描物体上，所述第一摄像头和所述第二摄像头用于拍摄所述待扫描物体上激光线的图像。
12.在一些实施例中，所述立体视觉模块包括上下相对设置的第一线激光双目立体相机和第二线激光双目立体相机。
13.在一些实施例中，所述第二导轨机构包括：
14.第一竖直导轨，通过第一滑块与所述第一导轨机构滑动连接；
15.第二竖直导轨，通过第二滑块与所述第一竖直导轨滑动连接；
16.其中，所述第一线激光双目立体相机设置于所述第二滑块上，所述第二线激光双目立体相机与所述第二竖直导轨滑动连接。
17.在一些实施例中，所述第二线激光双目立体相机通过旋转件与所述第二竖直导轨滑动连接，通过所述旋转件可调整所述第二线激光双目立体相机的拍摄角度。
18.在一些实施例中，所述第二线激光双目立体相机设置于安装板上，所述安装板通过第三滑块与所述第二竖直导轨滑动连接。
19.在一些实施例中，所述安装板包括倾斜部和竖直部，所述倾斜部与所述竖直部之间呈一预设角度，所述第二线激光双目立体相机设置于所述倾斜部上。
20.在一些实施例中，所述倾斜部与所述竖直部之间夹角为钝角。
21.在一些实施例中，还包括用于走线的第一拖链和第二拖链，所述第一拖链设置于所述第一导轨机构的侧部，所述第二拖链设置于所述第二导轨机构的侧部。
22.在一些实施例中，所述旋转平台包括圆形转台、滚柱轴承、编码器、驱动电机以及控制器，所述圆形转台设置于所述滚柱轴承上，所述驱动电机的输出轴与所述滚柱轴承连接，所述编码器设置于所述驱动电机的输出轴上，所述控制器与所述驱动电机和所述编码器连接。
23.本实用新型的有益效果：
24.本实用新型实施例的全方位三维扫描装置包括底座、设置于底座上的第一导轨机构、第二导轨机构、旋转平台以及设置于第二导轨机构上的立体视觉模块，立体视觉模块相对于第二导轨机构滑动以调整立体视觉模块的竖直高度，第二导轨机构相对于第一导轨机构滑动以调整立体视觉模块与待扫描物体的间距，通过旋转平台带动待扫描物体转动，实现物体的全方位实时扫描，获取待扫描物体的整体三维立体信息，根据三维立体信息可获得待扫描物体的高度、深度以及建立三维模型。本实用新型实施例的全方位三维扫描装置结构简单，使用便捷，实现了高精度、高效率的物体全方位三维扫描，可广泛应用于农作物外观的监测。
25.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
27.图1为本实用新型的全方位三维扫描装置的一些实施例的结构示意图；
28.图2为本实用新型的全方位三维扫描装置中线激光双目立体相机的一些实施例的结构示意图；
29.图3为本实用新型的全方位三维扫描装置的一些实施例的局部示意图；
30.图4为本实用新型的全方位三维扫描装置的旋转平台的一些实施例的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.100
‑
全方位三维扫描装置；200
‑
待扫描物体；
[0033]1‑
底座；11
‑
调平腿；
[0034]2‑
第一导轨机构；
[0035]3‑
第二导轨机构；31
‑
第一竖直导轨；32
‑
第二竖直导轨；33
‑
第一滑块；34
‑
第二滑块；35
‑
安装板；351
‑
倾斜部；352
‑
竖直部；36
‑
第三滑块；
[0036]4‑
旋转平台；41
‑
圆形转台；42
‑
滚柱轴承；43
‑
编码器；44
‑
驱动电机；45
‑
控制器；
[0037]5‑
立体视觉模块；51
‑
线激光双目立体相机；51a
‑
第一线激光双目立体相机；51b
‑
第二线激光双目立体相机；511
‑
线激光器；512
‑
第一摄像头；513
‑
第二摄像头；
[0038]6‑
第一拖链；
[0039]7‑
第二拖链。
具体实施方式
[0040]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0041]
另外，需要说明的是，本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0042]
参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种全方位三维扫描装置100，包括底座1，还包括：第一导轨机构2，水平设置于底座1上；第二导轨机构3，竖直设置于底座1上并与第一导轨机构2滑动连接；旋转平台4，位于底座1上并与第二导轨机构3相对设置；以及，立体视觉模块5，与第二导轨机构3滑动连接；其中，待扫描物体200放置于旋转平台4上，驱动旋转平台4运动以带动待扫描物体200旋转，立体视觉模块5同步获取待扫描物体200的三维立体信息。
[0043]
需要说明的是，本实施例中第一导轨机构和第二导轨机构可以为单个或者多个导轨集合的机构，每个导轨可为包含两个平行的导轨轨道。
[0044]
需要说明的是，本实施例中立体视觉模块可以为可见光双目立体视觉模块或者线激光双目立体视觉模块，在此不做具体限定。
[0045]
本实用新型实施例的全方位三维扫描装置包括底座、设置于底座上的第一导轨机构、第二导轨机构、旋转平台以及设置于第二导轨机构上的立体视觉模块，立体视觉模块相对于第二导轨机构滑动以调整立体视觉模块的竖直高度，第二导轨机构相对于第一导轨机构滑动以调整立体视觉模块与待扫描物体的间距，通过旋转平台带动待扫描物体转动，实现物体的全方位实时扫描，获取待扫描物体的整体三维立体信息，根据三维立体信息可获得待扫描物体的高度、深度以及建立三维模型。本实用新型实施例的全方位三维扫描装置结构简单，使用便捷，实现了高精度、高效率的物体全方位三维扫描，可广泛应用于农作物外观的监测。
[0046]
在一些实施例中，参见图1和图2所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中立体视觉模块5包括一个或者多个线激光双目立体相机51，线激光双目立体相机51包括线激光器511、相对设置的第一摄像头512和第二摄像头513，线激光器511用于发射激光线到待扫描物体200上，第一摄像头512和第二摄像头513用于拍摄待扫描物体200上激光线的图像。本实施例中通过线激光双目立体相机的摄像头获取待扫描物体上激光线的图像，经处理后得到待扫描物体的三维立体信息，根据三维立体信息可获得待扫描物体的高度、深度以及建立三维模型，实现了高精度、高效率的物体三维扫描。
[0047]
需要说明的是，本实施例中线激光双目立体相机集成有智能化的视觉处理器，嵌入多种智能化算法，可直接输出三维立体信息和扫描结果。
[0048]
需要说明的是，本实施例中立体视觉模块中线激光双目立体相机的数量可以为1个、2个、3个或者更多，根据待扫描物体的高度和体积进行确定，在此不做具体限定。
[0049]
需要说明的是，本实施例中线激光器发射的激光线可以为蓝光、绿光或者红光。优选的，线激光器发射的线激光为波长在440nm
‑
490nm范围内的蓝光，例如：波长为440nm、450nm、460nm、470nm、480nm或者490nm，在此不做具体限定。另外，线激光发生器可以为一字线激光器，当然还可以为其他类型的激光器，根据实际需要确定。
[0050]
可选的，本实施例中线激光器511位于第一摄像头512和第二摄像头513中心连线的中垂线上。
[0051]
在一些实施例中，参见图1所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中立体视觉模块5包括上下相对设置的第一线激光双目立体相机51a和第二线激光双目立体相机51b。本实施例中立体视觉模块包括两个线激光双目立体相机，从不同高度获取待扫描物体的三维立体信息，以满足高度和体积较大的物体的扫描要求。
[0052]
在一些实施例中，参见图1所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中第二导轨机构3包括：第一竖直导轨31，通过第一滑块33与第一导轨机构2滑动连接；第二竖直导轨32，通过第二滑块34与第一竖直导轨31滑动连接；其中，第一线激光双目立体相机51a设置于第二滑块34上，第二线激光双目立体相机51b与第二竖直导轨32滑动连接。
[0053]
本实施例中第二导轨机构包括第一竖直导轨和第二竖直导轨，第二竖直导轨和第一竖直导轨滑动连接，第一线激光双目立体相机设置于第二滑块上，第二线激光双目立体相机与第二竖直导轨滑动连接，这样第一线激光双目立体相机和第二线激光双目立体相机在第二滑块的带动下可相对于第一竖直导轨滑动，以整体调整立体视觉模块的竖直高度，第二线激光双目立体相机可相对于第二竖直导轨滑动以调整第一线激光双目立体相机和第二线激光双目立体相机之间的距离，以满足不同高度和体积物体的扫描要求，以确保待
扫描物体的全方位扫描效果。
[0054]
在一些实施例中，本实用新型的全方位三维扫描装置100中第二线激光双目立体相机51b通过旋转件与第二竖直导轨32滑动连接，通过旋转件可调整第二线激光双目立体相机51b的拍摄角度。本实施例中通过旋转件可实现任意调整第二线激光双目立体相机的拍摄角度，以满足不同类型物体的扫描要求，以确保待扫描物体的全方位扫描效果。需要说明的是，本实施例中旋转件可以为转轴结构，当然还可以为其他转动结构，在此不做具体限定。
[0055]
在一些实施例中，参见图3所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中第二线激光双目立体相机51b设置于安装板35上，安装板35通过第三滑块36与第二竖直导轨32滑动连接。
[0056]
在一些实施例中，参见图3所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中安装板35包括倾斜部351和竖直部352，倾斜部351与竖直部352之间呈一预设角度，第二线激光双目立体相机51b设置于倾斜部351上。通过将第二线激光双目立体相机设置于具有倾斜部的安装板上，使得第二线激光双目立体相机具有特定的拍摄角度，以确保待扫描物体的全方位扫描效果。需要说明的是，本实施例中预设角度根据实际需要确定，可以为锐角或者钝角。
[0057]
可选的，参见图3所示，本实用新型实施例的全方位三维扫描装置100中倾斜部351与竖直部352之间夹角θ为钝角。需要说明的是，本实施例中夹角θ可以为100
°
、110
°
、120
°
、130
°
、140
°
、150
°
、160
°
或者170
°
，当然还可以为其他角度值，根据实际需求确定，在此不一一列举说明。
[0058]
需要说明的是，本实施例中第一线激光双目立体相机51a可通过平面安装板设置于第二滑块34上，或者通过旋转件以及具有倾斜部的安装板等设置于第二滑块34上。
[0059]
在一些实施例中，参见1所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100还包括用于走线的第一拖链6和第二拖链7，第一拖链6设置于第一导轨机构2的侧部，第二拖链7设置于第二导轨机构3的侧部。本实施例中旋转平台和立体视觉模块的电源线和通信线等较多，通过将其设置于拖链内使得各种线隐藏起来，整个装置更加整齐美观。
[0060]
可选的，参见图1所示，本实用新型实施例的全方位三维扫描装置100还包括设置于底座1底部的调平腿11，以调整底座的平行度。
[0061]
在一些实施例中，参见图4所示，本实用新型的全方位三维扫描装置100中旋转平台4包括圆形转台41、滚柱轴承42、编码器43、驱动电机44以及控制器45，圆形转台41设置于滚柱轴承42上，驱动电机44的输出轴与滚柱轴承42连接，编码器43设置于驱动电机44的输出轴上，控制器45与驱动电机44和编码器43连接。本实施例中旋转平台上电之后，1s之后开始以默认1r/min～2r/min的速度匀速转动。
[0062]
可选的，本实用新型实施例的全方位三维扫描装置100中旋转平台4还包括联轴器和减速机，驱动电机44经减速机和联轴器与滚柱轴承42连接。
[0063]
可选的，本实用新型实施例的全方位三维扫描装置100中旋转平台4还包括与控制器连接的电源开关、急停开关以及通信接口。
[0064]
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在
不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。