一种结构光全景测量系统的制作方法

本发明涉及结构光三维测量技术领域，尤其涉及一种结构光全景测量系统。

背景技术：

结构光是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构。用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间。

结构光360°测量技术是通过将结构光测量技术与三维点云匹配技术相融合，获取待测物体360°三维信息的一种测量方法。在结构光测量技术中，由于摄像机与投影仪组成系统的视场范围的限制，在单次测量中只能获取物体表面的部分信息。为获取物体表面360°的信息，需在测量过程中旋转物体，使其位于测量盲区的部分转动至可测量区域内。但物体旋转会使重建点云不处于同一物体坐标系下，因此需要利用点云匹配技术将物体运动引入的重建结果坐标系之间的差异去除。同时，受物体表面结构的影响，不同形状物体有最优的测量次数，因此，测量时存在最优旋转角度。现有的方法多采用精密旋转台控制转动角度，且尚未考虑最优旋转角度的问题。若对复杂程度不同的物体采用相同的测量次数，则可能导致复杂物体部分视角缺失，造成点云空洞或简单物体冗余信息过多，点云融合难度增加。而利用精密旋转台控制角度增加了设备对精密仪器的依赖程度。

引证文件202010669239.3；提供了一种基于互相关的结构光360°测量的最优旋转角度判定方法。无需通过精密旋转台控制旋转角度解决传统结构光360°三维测量方法中角度判定的问题。

然而，不论是引证文件中使用的结构光全景测量装置，还是现有技术中提供的结构光全景测量装置，均存在装载摄像头和投影仪的设备盒不便于拆卸的问题。设备盒通过螺栓和螺母可拆卸的连接在支架上，操作人员需要持续拧动螺栓，方可完成设备盒的拆卸，不仅费劲，还需要花费拧动时间。

因此，有必要提供一种新的结构光全景测量系统，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构光全景测量系统，用于解决相关技术的设备盒拆卸费劲且浪费时间的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构光全景测量系统，包括底座、旋转台及支架，所述旋转台与所述底座转动连接，所述支架立设于所述底座，所述支架还包括竖杆及转动架，所述竖杆立设于所述底座，所述转动架的一端与所述竖杆的顶端转动连接，所述结构光全景测量系统还包括：

转动箱，一转轴贯穿所述转动架的另一端与所述转动箱，且所述转动箱通过所述转轴与所述转动架转动连接；

挂杆，所述挂杆位于所述转动箱内，且与所述转轴固定连接；

设备盒，所述设备盒位于所述转动箱的下方，所述设备盒的一端伸入所述转动箱；

卡杆，所述卡杆位于所述转动箱内；所述卡杆的一端贯穿所述转动箱后，与所述转动架抵触，所述卡杆的另一端贯穿所述挂杆与所述设备盒后，通过一弹性件与所述转动箱弹性连接；

当所述设备盒带动所述转动箱转动，并翻转至所述转动架的上方时，所述卡杆的一端已自所述转动箱内弹出。

优选地，所述转动架为l形的转动架。

优选地，所述设备盒包括盒体及插入块，所述插入块与所述盒体的一端固定连接，所述插入块伸入所述转动箱内，所述卡杆的另一端贯穿所述挂杆与所述插入块。

优选地，所述挂杆与所述插入块的数量均为两个，两个所述挂杆位于所述插入块的两侧。

优选地，所述插入块与所述挂杆相邻设置。

优选地，所述弹性件嵌入所述转动箱的箱壁内。

优选地，嵌入所述弹性件的所述转动箱的箱壁的厚度，大于所述转动箱的箱壁的平均厚度。

优选地，所述转轴的轴线与所述挂杆的轴线垂直。

优选地，所述卡杆的轴线与所述挂杆的轴线垂直。

优选地，所述转动箱的高度小于所述设备盒的高度。

本发明提供的结构光全景测量系统中，当结构光全景测量系统正常使用时，所述设备盒位于所述转动箱的下方，所述卡杆的一端贯穿所述转动箱后，与所述转动架抵触，所述卡杆的另一端贯穿所述挂杆与所述设备盒后，通过一弹性件与所述转动箱弹性连接；

设备盒通过卡杆与转动箱固定连接，并且也能够绕转动轴的轴线转动；

当需要拆卸设备盒时，驱动设备盒转动，设备盒翻转至所述转动架的上方的过程中，转动箱随之转动，当卡杆与所述转动架不再抵触时，所述卡杆的一端自所述转动箱内弹出；

当所述设备盒带动所述转动箱转动，设备盒翻转至所述转动架的上方时，所述卡杆的一端已自所述转动箱内弹出，将卡杆自转动箱内完全抽出，以实现轻松省力省时间的拆卸分离所述设备盒与所述转动箱；从而避免了现有技术中拧松螺栓，拆卸设备盒，所需耗费时间和力量。

附图说明

图1为发明提供的结构光全景测量系统的一较佳实施例的侧视图；

图2为图1所示结构光全景测量系统的局部剖视图；

图3为图2所示的a部放大图；

图4为图2所示设备盒和转动箱的第一使用情境图；

图5为图2所示设备盒和转动箱的第二使用情境图；

图6为本发明提供的结构光全景测量系统的设计原理图；

图7为本发明提供的结构光全景测量系统的一较佳实施例的俯视图；

图8为图2所示第一指示牌与第二指示牌的第一使用情境图；

图9为图2所示第一指示牌与第二指示牌的第二使用情境图；

图10为图2所示第一指示牌与第二指示牌的第三使用情境图；

图11为图2所示第一指示牌与第二指示牌的第四使用情境图；

图12为图2所示第一指示牌与第二指示牌的第五使用情境图；

图13为图8所示的第一指示牌的b-b剖视图；

图14为图8所示的第二指示牌的c-c剖视图。

附图标号说明：

100-结构光全景测量系统；

1-底座、2-旋转台、3-支架、4-转动箱、5-转轴、6-设备盒、7-挂杆、8-弹性件、9-卡杆；

31-竖杆、32-转动架；

61-盒体、62-插入块；

6a-第一摄像机、6b-第二摄像机、6c-投影仪、6d-计算机；

3a-支撑板、3b-立杆、3c-旋转杆、3d-翻转杆、3e-第一指示牌、3f-固定件、3g-第二指示牌；

31e-第一牌体、32e-第一摆动杆、33e-第一摆动轴、34e-第一滑动腔、35e-第一转动槽结构、36e-第一限位块；

31g-第二牌体、32g-第二摆动杆、33g-第二摆动轴、34g-第二滑动腔、35g-第二转动槽结构、36g-第二限位块、37g-收纳槽结构。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种结构光全景测量系统100。

请参照图1-5，在本发明的一实施例中，结构光全景测量系统100，包括底座1、旋转台2及支架3，所述旋转台2与所述底座1转动连接，所述支架3立设于所述底座1，其特征在于，所述支架3还包括竖杆31及转动架32，所述竖杆31立设于所述底座1，所述转动架32的一端与所述竖杆31的顶端转动连接，所述结构光全景测量系统100还包括：

转动箱4，一转轴5贯穿所述转动架32的另一端与所述转动箱4，且所述转动箱4通过所述转轴5与所述转动架32转动连接；

挂杆7，所述挂杆7位于所述转动箱4内，且与所述转轴5固定连接；

设备盒6，所述设备盒6位于所述转动箱4的下方，所述设备盒6的一端伸入所述转动箱4；

卡杆9，所述卡杆9位于所述转动箱4内；所述卡杆9的一端贯穿所述转动箱4后，与所述转动架32抵触，所述卡杆9的另一端贯穿所述挂杆7与所述设备盒6后，通过一弹性件8与所述转动箱4弹性连接；

当所述设备盒6带动所述转动箱4转动，并翻转至所述转动架32的上方时，所述卡杆9的一端已自所述转动箱4内弹出。

本发明提供的结构光全景测量系统100中，当结构光全景测量系统100正常使用时，所述设备盒6位于所述转动箱4的下方，所述卡杆9的一端贯穿所述转动箱4后，与所述转动架32抵触，所述卡杆9的另一端贯穿所述挂杆7与所述设备盒6后，通过一弹性件8与所述转动箱4弹性连接；

设备盒6通过卡杆9与转动箱4固定连接，并且也能够与所述转动箱4同步绕转动轴的轴线转动；请再次参阅图2，以图2所示视角，从右往左观察所述转动轴，以顺时针方向为转动轴的转动方向。

当需要拆卸设备盒6时，驱动设备盒6转动，设备盒6翻转至所述转动架32的上方的过程中，转动箱4随之转动，当卡杆9与所述转动架32不再抵触时，在弹性件8的推动下，所述卡杆9的一端自所述转动箱4内弹出；

当所述设备盒6带动所述转动箱4转动，设备盒6翻转至所述转动架32的上方时，所述卡杆9的一端已自所述转动箱4内弹出，将卡杆9自转动箱4内完全抽出，以实现轻松省力省时间的拆卸分离所述设备盒6与所述转动箱4；从而避免了现有技术中拧松螺栓，拆卸设备盒6，所需耗费时间和力量。

请结合参阅图6-7，所述支架3、所述转动箱4及所述设备盒6的数量可以为三个，三个设备盒6可以分别装载第一摄像机6a、第二摄像机6b及投影仪6c，例如，第一摄像机6a的主体安装在某一所述设备盒6内，该设备盒6的背离所述转动箱4的一端，开设于有与第一摄像机6a的镜头相适配的镜头孔。

第一摄像机6a、第二摄像机6b及投影仪6c均与计算机6d信号传输连接。

可以理解，出于实验使用的需要，在设备盒6不翻转至所述转动箱4的上方前提下，设备盒6也可以在预设的角度范围内稍许转动。当所述设备盒6转动调整至预设的角度时，可以使用外部的辅助器件，固定所述设备盒6。例如，外置的架子，其架体悬设于所述底座1上方，并能够与转动后的设备盒6抵触，以固定所述设备盒6，使其在固定在转动后的角度。

请再次参阅图1，所述转动架32为l形的转动架32，以便于转动箱4与设备盒6的安装。

请再次参阅图2-3，所述设备盒6包括盒体61及插入块62，所述插入块62与所述盒体61的一端固定连接，所述插入块62伸入所述转动箱4内，所述卡杆9的另一端贯穿所述挂杆7与所述插入块62，从而进一步优化设备盒6的结构，避免卡杆9扰动设备盒6内安装空间。

所述挂杆7与所述插入块62的数量均为两个，两个所述挂杆7位于所述插入块62的两侧。所述插入块62与所述挂杆7相邻设置；从而提高设备盒6和转动箱4之间的稳定连接性。

请再次参阅图3，所述弹性件8嵌入所述转动箱4的箱壁内。嵌入所述弹性件8的所述转动箱4的箱壁的厚度，大于所述转动箱4的箱壁的平均厚度。从而提高的弹性件8的安装稳定度。所述弹性件8可以是弹簧。

可以理解，卡杆9与所述弹性件8弹性连接，二者并没有固定连接的关系。即卡杆9自转动箱4内完全抽出时，弹性件8依然嵌入在所述转动箱4的箱壁内。

所述转轴5的轴线与所述挂杆7的轴线垂直。所述卡杆9的轴线与所述挂杆7的轴线垂直。

请再次参阅图4，所述转动箱4的高度小于所述设备盒6的高度。所述转动箱4与所述设备盒6均可以为矩形结构。

请结合参阅图2-5，本发明提供的结构光全景测量系统100拆装设备盒6的工作原理如下：

当需要拆卸设备盒6时，驱动设备盒6转动，设备盒6翻转至所述转动架32的上方的过程中，转动箱4随之转动，当卡杆9与所述转动架32不再抵触时，所述卡杆9的一端自所述转动箱4内弹出；

当所述设备盒6带动所述转动箱4转动，设备盒6翻转至所述转动架32的上方时，所述卡杆9的一端已自所述转动箱4内弹出，将卡杆9自转动箱4内完全抽出，以实现轻松省力省时间的拆卸分离所述设备盒6与所述转动箱4；

当需要装配设备盒6时，使转动箱4保持与设备盒6分离时的状态，此时，挂杆7位于所述转轴5的上方；

将新的设备盒6的插入块62插入所述转动箱4内，再次插入所述卡杆9，顶压所述卡杆9，使其不再突出在所述转动箱4之外；

转动所述设备盒6直至位于所述转动箱4的下方，在设备盒6的转动期间，持续顶压所述卡杆9，直至卡杆9随之转动至与所述转动架32抵触；

当转动所述设备盒6位于所述转动箱4的下方时，完成新的所述设备盒6的装配。

作为本实施例的一种优选的方式。

请再次参阅图2，结构光全景测量系统100还可以包括支撑板3a、立杆3b、旋转杆3c、翻转杆3d与第一指示牌3e；

所述支撑板3a的一端与所述转动架32的另一端连接，且所述支撑板3a位于所述转轴5的下方，所述支撑板3a与所述转动箱4分别位于所述转动架32的两侧；

所述立杆3b立设于所述支撑板3a的另一端，所述旋转杆3c的一端固设于所述立杆3b的顶端，所述第一指示牌3e与所述旋转杆3c转动连接；

所述翻转杆3d自所述转轴5贯穿所述转动架32的一端，朝向所述第一指示牌3e弯折延伸，且所述翻转杆3d与所述第一指示牌3e抵触；其中，所述第一指示牌3e的正面和反面分别印制有第一指示符和第二指示符，所述翻转杆3d跟随所述转轴5转动，以实现第一指示牌3e的翻面。

不妨定义，图2中，第一指示牌3e所示面为正面；图4中，第一指示牌3e所示面为反面。所述第一指示符为数字“0”，所述第二指示符为数字“1”。

在结构光全景测量系统100使用过程中，出于实验需要或者维修养护的需要，需要更换第一摄像机6a或第二摄像机6b或投影仪6c，即需要更换装载上述装置的设备盒6。

然而，更换完设备盒6，至下一次使用结构光全景测量系统100时，使用人员换人，或者使用人员对于更换事实处于记忆模糊状态时，使用人员还需要打开计算机6d，调取数据记录进行查询，无法及时获知设备盒6的更换事实。

并且，在断电的情况下，以及使用人员仅仅只是想知道设备盒6是否更换，以便于登记设备的维护保养情况，而并不需要打开计算机6d进行实验的情况下，均需要及时和简便的获知设备盒6的更换事实。

由于所述第一指示牌3e的正面和反面分别印制有第一指示符和第二指示符，所述翻转杆3d跟随所述转轴5转动，以实现第一指示牌3e的翻面。

使用人员可以在不打开计算机6d查询数据记录的情况下，通过肉眼阅读第一指示牌3e正面的第一指示符或反面的第二指示符，及时和简便的获知设备盒6的更换状态，从而节约开机查阅数据耗费的时间。

例如，没有更换设备盒6前，第一指示牌3e的正面显示第一指示符“0”，更换设备盒6后，第一指示牌3e发生翻转，其反面显示第二指示符“1”。

使用人员换人，此时的人员为实验室的维护人员，目的仅仅是统计或了解设备盒6的更换情况，没有打开计算机6d的必要。

维护人员仅需阅读第一指示牌3e显示第一指示符“0”，即立刻获知设备盒6的没有发生更换的事实，无需做过多的其他查验。

维护人员仅需阅读第一指示牌3e显示第二指示符“1”，即立刻获知设备盒6的已经发生更换的事实，无需做过多的其他查验。

本发明提供的结构光全景测量系统100的第一指示牌3e的工作原理如下：

所述卡杆9的一端贯穿所述转动箱4后，与所述转动架32抵触，所述卡杆9的另一端贯穿所述挂杆7与所述设备盒6后，通过一弹性件8与所述转动箱4弹性连接；

所述设备盒6通过卡杆9与挂杆7连接，以及挂杆7与转轴5的连接，能够实现通过转轴5带动翻转杆3d转动；

不妨定义，在图2中，从右往左观察转轴5，顺时针方向为转轴5的转动方向。

请结合参阅图2-5，当需要拆卸设备盒6时，驱动设备盒6沿顺时针方向转动，设备盒6翻转至所述转动架32的上方时，拆卸分离所述设备盒6与所述转动箱4；

使转动箱4保持与设备盒6分离时的状态，将新的设备盒6的插入块62插入所述转动箱4内，继续沿顺时针方向转动，直至新的设备盒6位于所述转动箱4的下方时，完成设备盒6的更换；

请结合参阅图8-10，在此期间，翻转杆3d跟随所述转轴5转动，实现第一指示牌3e的翻面。

作为本实施例的进一步的优选方式。

请结合参阅图8-14，所述第一指示牌3e包括第一牌体31e、第一摆动杆32e与第一摆动轴33e，所述第一牌体31e的侧面镂空形成有第一滑动腔34e，所述第一牌体31e的反面的右侧，内陷形成有第一转动槽结构35e，第一摆动杆32e的一端通过所述第一摆动轴33e与所述第一转动槽结构35e转动连接；

结构光全景测量系统100还包括固定件3f及至少两个第二指示牌3g，所述第二指示牌3g包括第二牌体31g、第二摆动杆32g与第二摆动轴33g；本实施例中，所述第二指示牌3g的数量可以为两个。

所述第二指示牌3g的正面和反面分别印制有第一指示符和第二指示符，所述第二牌体31g的侧面镂空形成有第二滑动腔34g，所述第二牌体31g的反面的右侧，内陷形成有第二转动槽结构35g，第二摆动杆32g的一端通过所述第二摆动轴33g与所述第二转动槽结构35g转动连接；所述第二牌体31g的正面的顶端形成收纳槽结构37g。

所述旋转杆3c贯穿所述第一滑动腔34e与所述第二滑动腔34g。

所述固定件3f与所述旋转杆3c固件连接，两个固定件3f分别与一个第一指示牌3e和一个所述第二指示牌3g相邻设置，所述固定件3f用于限制第一指示牌3e与所述第二指示牌3g沿所述旋转杆3c的延伸方向滑动。

优选地，所述第一转动槽结构35e内可以设置第一限位块36e，以防止第一摆动杆32e沿远离收纳槽结构37g的方向转动；所述第二转动槽结构35g内可以设置第二限位块36g，以防止第二摆动杆32g沿远离收纳槽结构37g的方向转动。

请再次参阅图8、9及12，当翻转杆3d沿顺时针转动，第一指示牌3e随之转动，使得第一指示牌3e设有所述第一摆动杆32e的一端位于所述旋转杆3c的上方时，所述第一牌体31e在自重的作用下，会沿着第一滑动腔34e下落，直至设有第一摆动杆32e的一端与所述旋转杆3c抵触；

当设有第一摆动杆32e的一端与所述旋转杆3c抵触时，所述第一摆动杆32e在自重作用下，滑入相邻的一所述第二指示牌3g的收纳槽结构37g内；

翻转杆3d沿顺时针继续转动，与第一指示牌3e再次接触，并再次带动第一指示牌3e转动，此时，第一摆动杆32e位于所述旋转杆3c的上方，并滑入相邻的一所述第二指示牌3g的收纳槽结构37g；第一指示牌3e自身转动的同时，能够带动第二指示牌3g同步转动；

请结合参阅图10-12以及图14，第二指示牌3g随之转动，当第二指示牌3g设有所述第二摆动杆32g的一端位于所述旋转杆3c的上方时，所述第二牌体31g在自重的作用下，会沿着第二滑动腔34g下落，直至设有第二摆动杆32g的一端与所述旋转杆3c抵触；

当设有第二摆动杆32g的一端与所述旋转杆3c抵触时，所述第二摆动杆32g在自重作用下，滑入相邻的另一所述第二指示牌3g的收纳槽结构37g内。

由于第一指示牌3e与第二指示牌3g的正面和反面均印制有第一指示符“0”和第二指示符“1”，随着设备盒6的更换，带来的翻转杆3d的运动，第一指示牌3e与第二指示牌3g正面和反面会随着设备盒6的更换，显示出不同的数字组合。

底座1上或者转动架32上或者摆放结构光全景测量系统100的桌子上可以贴设数字对应表，数字对应表上可以列表标识第一指示牌3e与第二指示牌3g显示的数字组合，以及与上述数字组合相对应的设备盒6更换的次数值。

通过获知其数字组合以及数字对应表，实验室的维护人员可以直接获知设备盒6更换的次数，而无需使用额外的设备记录；提高了维护人员登记设备盒6更换次数的工作效率。

例如，从左往右读取第一指示牌3e和第二指示牌3g的显示数字。数字对应表可以反映如下信息：

当显示数字为000时，表示设备盒6更换的次数值为0；

当显示数字为100时，表示设备盒6更换的次数值为1；

当显示数字为010时，表示设备盒6的更换的次数值为2；

当显示数字为001时，表示设备盒6的更换的次数值为3；从而实现巧妙的用二进制数据，对设备盒6更换次数进行准确和及时的计数。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。