一种用于双目立体视觉测量系统的图像采集装置的制作方法

本实用新型涉及测量技术领域，具体地说涉及一种用于双目立体视觉测量系统的图像采集装置。

背景技术：

物体位姿信息在航空航天、机器人导航以及汽车工业领域都有着十分重要的地位，为了保证在各种工况下的目标位姿实时可控，使得对物体位姿进行测量是十分必要的，这也对物体位姿信息测量技术提出了很多新的要求。特别针对大视场高速运动小目标位姿测量时，为保证真实还原工况，不对目标物做任何处理的情况下，快速准确的测量目标物位姿信息是现阶段所要解决的主要问题。

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高速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。

但目前的视频测量中，工业相机往往是固定设置的，调节采集角度十分不便。并且，在一些复杂工况下，例如当温度过高、过低，或当湿度较大和炫光强时，都会对工业相机图像的正常采集和成像质量造成极大影响，进而影响测量结果的准确性和精度。因此，研发便于灵活调节采集角度以及可以克服温湿度环境影响的图像采集技术是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于双目立体视觉测量系统的图像采集装置，本实用新型便于灵活调节采集角度，且能够调节采集时的温度和湿度，解决了现有技术中采集角度调节不便和容易因温湿度影响造成的测量结果不准确的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于双目立体视觉测量系统的图像采集装置，其特征在于：包括控制器、电控转动机构、摄像组件和温湿度补偿组件，所述摄像组件和温湿度补偿组件均固定在电控转动机构上，所述控制器与摄像组件连接用于控制摄像组件采集待测物体的图像，所述控制器通过电控转动机构调节摄像组件的采集角度，所述控制器通过温湿度补偿组件调节摄像组件周围的温湿度。

所述温湿度补偿组件为半导体制冷器和温湿度传感器，半导体制冷器和温湿度传感器均与控制器连接，温湿度传感器与控制器配合控制半导体制冷器调节摄像组件周围的温湿度。

所述控制器包括控制主机、驱动板和控制板，控制板插接在控制主机内，控制板包括第一处理模块、相机触发控制模块和扩展存储模块；驱动板包括第二处理模块、转动驱动模块、温湿度采集模块和半导体制冷器驱动模块，第一处理模块分别与控制主机、第二处理模块、相机触发控制模块和扩展存储模块连接，相机触发控制模块与摄像组件连接，第二处理模块分别与转动驱动模块、温湿度采集模块和半导体制冷器驱动模块连接，转动驱动模块与电控转动机构连接，温湿度采集模块与温湿度传感器连接，半导体制冷器驱动模块与半导体制冷器连接。

所述电控转动机构包括底座、旋转轴承和电控旋转台，旋转轴承固定在底座上，电控旋转台安装在旋转轴承上并与控制器连接，摄像组件和温湿度补偿组件均固定在电控转动机构上。

所述电控转动机构上固定有保护组件，所述保护组件包括带箱盖的箱体，摄像组件通过电控旋转台固定在箱体内，箱体的一端开设有镜头孔，镜头孔处固定有密封圈、滤光片和镜头护套；箱体的另一端设置有两块散热片，温湿度补偿组件固定在散热片之间。

所述箱体上的散热片下方开设有走线孔，走线孔处固定有防水走线组件。

所述防水走线组件包括密封底座、密封框架和线径密封模块，密封底座固定在走线孔处，密封框架固定在密封底座上，线径密封模块固定在密封框架内。

所述密封框架包括上半框和下半框，上半框和下半框通过螺栓固定。

所述线径密封模块包括四个塑料体，四个塑料体对称固定在密封框架内。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过控制器与电控转动机构配合能够控制摄像组件自动转动有利于灵活调节采集角度。通过控制器与温湿度补偿组件配合，能够实时调节摄像组件周围的温度和湿度，克服了环境温湿度对图像采集效果的影响，有利于大幅提高测量结果的准确性的精确性。

2、本实用新型采用半导体制冷器和温湿度传感器采用温湿度补偿组件，具有能够及时补偿温湿度、防止出现结雾、结构简单、成本低廉等优点，有利于提高位姿测量的准确性。

3、本实用新型通过控制主机、驱动板和控制板的相互配合，有效地实现了各部件的自动控制，智能化程度更高。

4、本实用新型采用电控旋转台作为摄像组件的转动机构，具有结构简单、转动控制灵活方便、能够精确控制转动角度等优点。

5、本实用新型在电控转动机构上设置有保护组件，通过保护组件能够对摄像组件形成防尘防水的有效保护，有利于延长摄像组件的使用寿命、防止摄像组件损坏和能防雨防雾等。通过滤光片能够去除炫光和杂光对测量的影响。而将温湿度补偿组件设置在散热片之间，具有温湿度补偿灵敏性高等优点。

6、本实用新型在箱体上的散热片下方开设有走线孔，走线孔处固定有防水走线组件。该结构的优点在于能够在保证防水前提下提高布线的规范性。

7、本实用新型主要采用密封底座、密封框架和线径密封模块构成防水走线组件，具有防水效果好和布线更规范的优点。

8、本实用新型中密封框架包括上半框和下半框，且两者通过螺栓固定的结构，具有便于快速安装软件卡套的优点。

9、本实用新型采用四个塑料体作为线径密封模块，有利于进一步提高防水效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中控制器的原理框图；

图中标记为：1、控制器，2、摄像组件，3、半导体制冷器，4、温湿度传感器，5、底座，6、旋转轴承，7、电控旋转台，8、箱盖，9、箱体，10、线径密封模块，11、密封圈，12、滤光片，13、镜头护套，14、散热片，15、密封底座，16、密封框架。

具体实施方式

本实用新型公开了一种用于双目立体视觉测量系统的图像采集装置，包括控制器1、电控转动机构、摄像组件2和温湿度补偿组件，摄像组件2可采用工业相机，所述摄像组件2和温湿度补偿组件均固定在电控转动机构上，所述控制器1与摄像组件2连接，用于控制摄像组件2采集待测物体的图像并对采集的图像进行分析处理，所述控制器1通过电控转动机构调节摄像组件2的采集角度，所述控制器1通过温湿度补偿组件调节摄像组件2周围的温湿度。具体的，湿度补偿组件为半导体制冷器3和温湿度传感器4，半导体制冷器3和温湿度传感器4均与控制器1连接，温湿度传感器4与控制器1配合控制半导体制冷器3调节摄像组件2周围的温湿度。

本实用新型中，所述控制器1包括控制主机、驱动板和控制板，控制主机可采用vpx插卡型笔记本电脑，控制板插接在控制主机内，控制板包括第一处理模块、相机触发控制模块和扩展存储模块；驱动板包括第二处理模块、转动驱动模块、温湿度采集模块和半导体制冷器驱动模块，第一处理模块和第二处理模块均可为arm模块或fpga模块，第一处理模块分别与控制主机、第二处理模块、相机触发控制模块和扩展存储模块连接，扩展存储模块可用于插接存储卡用于存储相关信息及数据，相机触发控制模块与摄像组件2连接，第二处理模块分别与转动驱动模块、温湿度采集模块和半导体制冷器驱动模块连接，转动驱动模块与电控转动机构连接，温湿度采集模块与温湿度传感器4连接，半导体制冷器驱动模块与半导体制冷器3连接。具体而言，控制主机依次通过第一处理模块和相机触发控制模块与摄像组件2连接，用于控制摄像组件2采集待测物体的图像。第二处理模块通过转动驱动模块与电控转动机构连接，用于控制电控转动机构转动，从而调节电控转动机构上的摄像组件2的采集角度。第二处理模块通过温湿度采集模块与温湿度传感器4连接，用于采集摄像组件2周围的温湿度信息。第二处理模块通过半导体制冷器驱动模块与半导体制冷器3连接，用于根据采集的温湿度信息进行升温或降温补偿。所述的补偿是指使温湿度达到设定值。

本实用新型中，所述电控转动机构包括底座5、旋转轴承6和电控旋转台7，底座5上可设置固定槽，用于将其固定在其它支撑架上，旋转轴承6通过螺栓固定在底座5上，电控旋转台7安装在旋转轴承6上并与控制器1中的第二处理模块连接，摄像组件2和温湿度补偿组件均固定在电控转动机构上；控制主机通过控制板和驱动板可控制电控旋转台7进行360度转动，进而控制固定在电控旋转台7上的摄像组件2转动。

本实用新型中，所述电控转动机构上固定有保护组件，所述保护组件包括带箱盖8的箱体9，摄像组件2通过电控旋转台7固定在箱体9内，箱体9的一端开设有镜头孔，镜头孔处固定有密封圈11、滤光片12和镜头护套13；箱体9的另一端设置有两块散热片14，温湿度补偿组件固定在散热片14之间。所述箱体9上的散热片14下方开设有走线孔，走线孔处固定有防水走线组件。所述防水走线组件包括密封底座15、密封框架16和线径密封模块10，密封底座15通过螺栓固定在走线孔处，密封框架16可采用螺栓固定的方式或卡固的方式固定在密封底座15上，线径密封模块10固定在密封框架16内。具体的，密封框架16包括上半框和下半框，上半框和下半框通过螺栓固定。线径密封模块10包括四个塑料体，四个塑料体对称固定在密封框架16内。连接摄像组件2和电控旋转台7的各种线缆通过线径密封模块10进入箱体9内。

本实用新型用于双目立体视觉视频测量系统中，图像采集装置的数量为两套，形成双目立体视觉视频测量系统，两套图像采集装置既可共用同一套控制器1进行控制，也可另外增加总控制器1进行控制。实际使用时，通过电控旋转台7精准控制摄像组件2测量的角度方位，通过温湿度传感器4实时监测工作的环境参数，利用半导体制冷器3来调节改善温度环境，实现在复杂工况复杂环境下的测量需求。且由于摄像组件2可通过控制主机内的计算机软件实现自动化控制调节，对一些无法人工进入手动控制调节的环境，可进行远程自动调节，极大的提高了双目立体视觉视频测量系统的自动化程度。

本实用新型的实施原理如下：

步骤1，将被测物体置于适当位置，通过支架将摄像组件2正对平置固定，调节支架完成摄像组件2与被测物之间的角度位置调整，完成对焦，保证被测物成像的清晰度；

步骤2，打开控制主机中的控制软件对系统进行自检，通过查询读取摄像组件2的工作环境参数，通过控制软件调节当前环境参数；

步骤3，通过控制软件下发命令控制精密电控旋转台7转动，实现对摄像组件2与被测物之间角度的精确调整，同时打开成像测试软件观察被测物的成像情况，并再次对温度、湿度、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为止；

步骤4，放置与被测物大小适中的靶标，打开图像分析处理软件，设置摄像组件2采集参数，通过调整靶标的不同位置和角度并进行图像采集来完成整个测量系统的定标；

步骤5，移除靶标，进行被测物的运动姿态测量，通过图像分析处理软件连续多次图像采集，将图像数据储存到控制主机内，通过软件的实时分析处理将被测物的运动姿态数据实时输出并存储。

本实用新型采用了温湿度传感器4测量工作环境的温湿度，通过半导体制冷器3调节当前环境参数，使本实用新型能够工作在更广的温湿度范围。极大的降低了温度、湿度对最终成像的影响，提高了成像质量和测量精度。