适用于三维尺寸检测的图像采集设备的制作方法

1.本技术涉及一种图像采集设备，具体涉及一种适用于三维尺寸检测的图像采集设备。


背景技术：

2.随着光学相机技术的发展，在工业生产线上越来越多的使用图像采集方案进行产品的检测。现有方案中，采用光学相机移动扫描的方式获取图像从而实现二维形状尺寸的检测，这种方案缺点是相机需要平移运动进行扫描，但是往往平移运动需要精密的导轨来支持，并且因为运动，相机设备的空间占用比较大。
3.现在尚没有一种无需直线扫描且能实现三维检测的图像采集设备。


技术实现要素：

4.一种适用于三维尺寸检测的图像采集设备，包括：
5.平面图像采集装置，用于采集平面图像；
6.激光发射装置，用于发射出一个激光面，
7.旋转平台，所述平面图像采集装置和所述激光发射装置固定至所述旋转平台以使所述平面图像采集装置的成像平面与所述激光发射装置的激光面的夹角为预设角度；
8.驱动装置，用于驱动所述旋转平台绕一个旋转轴线转动，所述旋转轴线平行于所述激光发射装置的激光面；
9.角度反馈装置，用于将所述旋转平台的转动位置的变化转化为电反馈信号；
10.控制器，能根据所述角度反馈装置输出的电反馈信号控制所述平面图像采集装置以使所述平面图像采集装置在所述旋转平台处于若干预设的转动位置时采集所述激光发射装置的激光面在物体上投射的激光线的图案。
11.进一步地，所述激光发射装置包括：
12.激光发生器，用于产生激光；
13.光学元件，至少包含有一个弧形的出光面。
14.进一步地，所述平面图像采集装置的成像平面与所述激光发射装置的激光面倾斜相交。
15.进一步地，所述旋转轴线平行于所述平面图像采集装置的成像平面。
16.进一步地，所述平面图像采集装置包含一个镜头，所述镜头的光轴在所述镜头的前方与所述激光发射装置的激光面倾斜相交。
17.进一步地，所述激光发射装置设置在所述平面图像采集装置的视角范围之外。
18.进一步地，所述平面图像采集装置在垂直于所述旋转轴线的平面的投影相异于所述激光发射装置在该平面的投影。
19.进一步地，所述旋转台的旋转轴线在垂直于所述旋转轴线的平面的内的投影位于所述平面图像采集装置在该平面的投影之外。
20.进一步地，所述旋转台的旋转轴线在垂直于所述旋转轴线的平面的内的投影位于所述平面图像采集装置在该平面的投影之外。
21.进一步地，所述平面图像采集装置和所述激光发射装置分别设置在所述旋转平台的旋转轴线的两侧。
22.本技术的有益之处在于：提供了一种结构合理可靠且能实现三维检测的图像采集设备。
附图说明
23.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1是根据本技术一种实施例的适用于三维尺寸检测的图像采集设备的外观示意图；
25.图2是图1所示实施例外壳内部立体结构示意图；
26.图3是图1所示实施例的俯视结构示意图；
27.图4是图1所示实施例的主视机构示意图；
28.图5是图1所示实施例俯视视角时平面图像采集装置的视角与激光发射装置的激光面的示意图；
29.图6是图4所示部分在旋转平台转动时所覆盖区域的示意图；
30.图7是图1所示实施例中激光发射装置侧视时激光面的示意图。
31.图中附图标记的含义：
32.图像采集设备200，
33.外壳201，
34.视窗202，
35.平面采集装置203，
36.控制器204，
37.旋转平台205，
38.激光发射装置206，
39.角度反馈装置207，
40.驱动装置208。
具体实施方式
41.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
42.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
43.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
44.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
46.如图1至图7所示，适用于三维尺寸检测的图像采集设备包括：外壳、视窗、平面图像采集装置、激光发射装置、旋转平台、驱动装置、角度反馈装置、控制器。
47.外壳用于保护内部部件和装置，视窗提供扫描的图像所需的视野同时也对外壳内部构成保护。
48.其中，平面图像采集装置用于采集平面图像；激光发射装置用于发射出一个激光面。具体的，激光发射装置包括：激光发生器用于产生激光；光学元件至少包含有一个弧形的出光面。出光面可以为一个轴线垂直激光面的圆柱体侧面或其一部分。
49.旋转平台用于承载平面图像采集装置和激光发射装置，它们固定至旋转平台以使平面图像采集装置的成像平面与激光发射装置的激光面的夹角为预设角度。作为扩展方案，这个预设角度是可以调节的，即可以人工调节，亦可以自动调节，可以使这个角度具有多个档位。在旋转平台转动时，该角度应该被固定不可调节。
50.驱动装置用于驱动旋转平台绕一个旋转轴线转动旋转轴线平行于激光发射装置的激光面。具体而言，驱动装置可以为一个无刷电机，更进一步，驱动装置可以为一个步进电机。驱动装置可以直接驱动旋转平台转动，也通过传动机构间接使旋转平台转动。
51.角度反馈装置用于将旋转平台的转动位置的变化转化为电反馈信号。具体而言，角度反馈装置可以为一个编码器，具体地，为一个旋转编码器，其可以将角度位移转化为变化的电信号，即电反馈信号。
52.控制器能根据角度反馈装置输出的电反馈信号控制平面图像采集装置以使平面图像采集装置在旋转平台处于若干预设的转动位置时采集激光发射装置的激光面在物体上投射的激光线的图案。即旋转平台每转到一个特定位置时，角度反馈装置和控制器就能触发平面图像采集装置采集图像。
53.控制器至少与角度反馈装置、驱动装置和平面图像采集装置构成电性连接。
54.为了更好的实现图像采集与激光面的配合，作为具体方案，旋转轴线平行于平面图像采集装置的成像平面。平面图像采集装置包含一个镜头，镜头的光轴在镜头的前方与激光发射装置的激光面倾斜相交。激光发射装置设置在平面图像采集装置的视角范围之外。这样设计能够最大化图像采集范围使之与激光面有效配合实现三维检测。
55.另外，平面图像采集装置在垂直于旋转轴线的平面的投影相异于激光发射装置在该平面的投影。旋转台的旋转轴线在垂直于旋转轴线的平面的内的投影位于平面图像采集
装置在该平面的投影之外。旋转台的旋转轴线在垂直于旋转轴线的平面的内的投影位于平面图像采集装置在该平面的投影之外。平面图像采集装置和激光发射装置分别设置在旋转平台的旋转轴线的两侧。
56.这样在转动时才不会因为转动使采集图像有效范围被设备本身扫过从而实现不了扫描效果。
57.平面图像采集设备在每个转动位置采集的图像经过系统处理，根据图像本身以及之前标定的位置关系可以获得单个激光面的三维点线轮廓(实际是离散的点轮廓)然后通过转动位置对应坐标系的对应关系进行拼接从而获得被检测物的轮廓数据实现三维尺寸的测量。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。