一种改善光栅结构光完整重建物体成像的结构的制作方法

1.本实用新型涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种改善光栅结构光完整重建物体成像的结构。


背景技术：

2.3d视觉传感器目前越来越多的用到检测、定位等方向，在工业、农业、生物医学、文物保护、逆向工程等领域有广泛的应用，主动式测量中的结构光测量技术因其固有的非接触、精度高、速度快、易于实现等优点受到越来越广泛的重视，对于常见被扫描物而言，传统的双目结构光便可重建出较为完整的三维数据。
3.结构光三维重建主要的原理就是从投影仪中投影出特定图案的结构光，然后通过对多组结构光的分析计算，得到投影仪像素与相机像素的对应关系，进而通过事先标定好的系统参数，实现所拍物体的三维重建，四步相移解相位法就是利用四组投影结构光，实现相机内每一点的相位计算，而这个点的相位与投影仪的像素有固定的对应关系。
4.申请号为“2019107076451”的中国专利在权利要求书中公开“步骤s21：触发摄像机、采集图像：将待测物体放置在摄像机视野中心位置，启动左、右投影依次投射光栅，同时触发摄像机采集图像，使用四步相移法，投射五频率光栅，单投影采集20张光栅图和1张白光图”，并且在说明书【0007】段公开了“一种多频率结构光三维测量设备，该三维测量设备主要包括载物平台、支撑杆、紧固支架、x轴滑轨、y轴滑轨、光栅投影仪、摄像机、以及用于采集被测物图像的采集设备。所述载物平台固定设置。所述支撑杆的一端安装在载物平台上，另一端竖直向上延伸并与紧固支架连接。所述紧固支架设置在支撑杆上，与支撑杆滑动连接并可锁紧在支撑杆上。所述x轴滑轨固定在紧固支架上，并垂直紧固支架设置。所述摄像机朝下安装在x轴滑轨上，并分别与光栅投影仪和采集设备电连接。所述y轴滑轨分别安装在紧固支架的两侧上，并关于x轴滑轨对称设置。所述光栅投影仪朝下分别安装在两侧的y轴滑轨上，并与采集设备电连接。所述采集设备设为工控电脑或用于采集并分析图像的设备。”该发明提供的装置存在以下缺点：装置虽然利用四步相移解相位法，采用多频外差远离的结构光方式进行测量，在测量过程中能够应对物体的边界突变等情况，但是针对工件过于反光、相互遮挡的情况将很难重建出完整的三维数据，而且需要等待检测件的位置转换，再次进行数据采集，检测速率较低，该装置为独立操作平台，对于适用场景的局限性比较大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种改善光栅结构光完整重建物体成像的结构，具备针对复杂场景下的无序叠加或高反光工件，采集的点云数据也非常完整，检测数据更精准，并且可安装在不同的检测辅助件上，场景适应性更强，解决了现有技术中的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型是采用以下技术方案实现的：
7.一种改善光栅结构光完整重建物体成像的结构，包括十字结构的壳体，所述的壳
体相互垂直的纵轴和横轴的两端分别固定设有3d视觉传感器，所述的3d视觉传感器包括数量相同的投影仪和工业相机，所述的壳体上开设有检测孔以方便3d视觉传感器进行投射和采集激光束，壳体上设有安装孔位以便装置可安装在不同的检测辅助件上。
8.优选的，所述的投影仪和工业相机的数量均为四个，每台投影仪和每台相机都建立其独立的三维重建系统。所述的投影仪和工业相机以壳体十字结构的中心对称布置，所述的投影仪位于工业相机的内侧，且所述的工业相机的光轴在竖直面上与对应投影仪的光轴交叉有交点，即使是复杂场景下的无序叠加工件，由于从多个位置去拍摄，产生的点云也会非常完整。
9.优选的，所述的壳体上固定设有投影安装架，所述的投影仪与投影安装架固定连接。
10.优选的，所述的壳体上固定设有z型架，所述的工业相机与z型架固定连接。
11.优选的，所述的壳体外侧面开设有数据传输接口和电源接口，数据传输接口和电源接口均与3d视觉传感器电性连接。
12.优选的，所述的数据线接口和电源接口通过线路连接在上位工控机上。
13.优选的，所述的检测孔的数量等于工业相机与投影仪的数量之和，并且检测孔的位置分别与投影仪发射端和工业相机镜头的位置对应。
14.本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的十字结构的壳体，可以对称设置四个投影仪和工业相机，每台投影仪和每台相机都建立其独立的三维重建系统，同时对一个被检测工件进行投影采集，不仅能提供完整的点云数据，还能节省工作时间，提高检测速率；壳体上设有安装孔位以便装置可安装在不同的检测辅助件上，增强了该装置的适应性，可以应用到不同的复杂场景中。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构的整体结构示意图；
16.图2为本实用新型提供的数据线接口和电源接口的安装结构示意图；
17.图3为本实用新型的结构的的仰视图；
18.图中标注说明：100、壳体；200、3d视觉传感器；201、投影仪；202、工业相机；300、检测孔；400、数据传输接口；500、电源接口。
具体实施方式
19.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.实施例如下：
22.参阅图1所示的一种改善光栅结构光完整重建物体成像的结构，包括十字结构的壳体100，壳体100相互垂直的纵轴和横轴的两端分别固定设有3d视觉传感器200，3d视觉传感器200包括数量相同的投影仪201和工业相机202，壳体100上开设有检测孔300以方便3d视觉传感器200进行投射和采集光束，壳体100上设有安装孔位以便装置可安装在不同的检测辅助件上，投影仪201和工业相机202的数量均为四个，投影仪201和工业相机202以壳体100十字结构的中心对称布置，每台投影仪201和每台工业相机202都建立其独立的三维重建系统，这样将会产生16种组合的三维重建点云数据，投影仪201位于工业相机202的内侧，且工业相机202的光轴在竖直面上与对应投影仪201的光轴交叉有交点，即使是复杂场景下的无序叠加工件，由于从多个位置去拍摄，产生的点云也会非常完整。
23.如图2所示的壳体100外侧面开设有数据传输接口400和电源接口500，数据传输接口400和电源接口500均与3d视觉传感器200电性连接，数据线接口400和电源接口500通过线路连接在上位工控机上。
24.如图3所示的检测孔300的数量等于工业相机202与投影仪201的数量之和，并且检测孔300的位置分别与投影仪201发射端和工业相机202镜头的位置对应。
25.上位工控机将工业相机202采集的点云数据进行整合，将16组三维重建数据通过多台工业相机202之间的标定关系转化到同一个坐标系下，考虑到扫描节拍、计算量等问题，在使用过程中，16种组合可自由组合使用，在保证点云完整的情况下通过智能组合采用尽可能少的组合进行三维重建，智能组合的方法是先选用一个工业相机202采集的数据，依次选出其余三个工业相机202不曝光过度且又不重合的区域进行计算点云数据，最后合并四组工业相机202所采集的三维点云数据。
26.综上所述：本实用新型提供的十字结构的壳体，可以对称设置四个投影仪和工业相机，不仅能提供完整的点云数据，还能节省工作时间，提高检测速率；壳体上设有安装孔位以便装置可安装在不同的检测辅助件上，增强了该装置的适应性，可以应用到不同的复杂场景中。
27.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
28.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。