一种可折叠多角度大型产品表面图像采集装置

本发明涉及了一种表面图像采集装置，具体涉及一种可折叠多角度大型产品表面图像采集装置。

背景技术：

1、大型复杂产品表面图像的采集及处理是工业领域一个重要的研究课题。但是使用单个相机只能获取大型复杂产品的局部区域，无法获取大型产品表面全局图像。一般而言，可以使用多个相机布置于产品四周的方式分别获取产品局部区域图像并组合的方式获取产品表面全局图像，但是这种方式会受限于相机的价格，多个相机的组合会极大提高采集成本。因此如何低廉地获取大型产品的多角度表面图像是一个重要问题。

2、在生产线上，往往只需要新产品的表面信息。当出现新产品时，使用采集装置采集大型产品表面图像。在不存在新产品时，采集装置处于弃之不用的状态。将采集装置长时间置于生产线上，会影响产线的生产作业工作。因此需要根据新产品存在与否频繁拆装大型零件表面图像采集装置。对于通常装置而言，固定连接或拆卸装置的不同零件、移动装置等过程过于繁琐，会增加时间成本和人工成本。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种可折叠多角度大型产品表面图像采集装置。该装置通过连杆传动控制相机运动台在以产品为中心的弧形导轨上运动，通过控制摇杆的转动角度控制相机运动台在弧形导轨上的位置，进而控制相机的拍摄角度，获取大型复杂产品表面不同视角的局部图像。该产品可以伸缩折叠且便于携带，适用于频繁作业的场合。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明的可折叠多角度大型产品表面图像采集装置包括第一伸缩移动机构、开发板、焊接钢板、齿轮皮带传动机构、电磁连杆机构、可折叠导轨、第二伸缩移动机构、图像采集机构和光敏传感器，开发板安装在第一伸缩移动机构上，焊接钢板安装在第一伸缩移动机构顶部，齿轮皮带传动机构安装在焊接钢板上，电磁连杆机构的一侧铰接在齿轮皮带传动机构上，电磁连杆机构的另一侧滑动安装在可折叠导轨上，焊接钢板位于可折叠导轨的中部侧方并且靠近可折叠导轨的一侧连接至可折叠导轨中心底部，可折叠导轨安装在第二伸缩移动机构的顶部，图像采集机构滑动安装在可折叠导轨上，图像采集机构和电磁连杆机构的另一侧相磁吸配合，光敏传感器安装在可折叠导轨侧面中部；开发板分别和齿轮皮带传动机构、电磁连杆机构、图像采集机构、光敏传感器以及外部计算机设备电连接。

4、所述的电磁连杆机构包括两个电磁杆，两个电磁杆均水平布置且对称于可折叠导轨的对称轴；每个电磁杆包括摇杆、连杆和电磁滑动块，摇杆的一端铰接在齿轮皮带传动机构上，摇杆的另一端铰接连杆的一端，连杆的另一端安装有电磁滑动块，电磁滑动块滑动安装在可折叠导轨上，电磁滑动块和图像采集机构相磁吸配合；两个电磁滑动块电连接开发板。

5、所述的可折叠导轨为轨道位于自身顶面的三折弧形导轨，可折叠导轨水平布置并朝向焊接钢板相反的一侧弯曲，可折叠导轨靠近焊接钢板的一侧面的中部对称两侧分别设置有合页，合页所在的位置为可折叠导轨的弯折处，可折叠导轨远离焊接钢板的一侧面的两个弯折处均设有导轨销；光敏传感器安装在可折叠导轨靠近焊接钢板的一侧面的中间。

6、图像采集装置的伸缩杆及其上的摇杆以可折叠导轨的中心线为轴呈对称分布，摇杆保持相同的高度。摇杆和可折叠导轨转动所成的角度始终保持一致。两个连杆的长度一致。因此不论在运动状态还是静止状态，和连杆铰接的电磁滑动块始终以可折叠导轨中心线为轴呈对称分布。

7、所述的图像采集机构包括相机和相机滑动台，相机滑动台滑动安装在可折叠导轨上，相机滑动台靠近焊接钢板的一侧面设有铁皮，相机滑动台远离焊接钢板的另一侧面安装相机，相机朝向可折叠导轨的径向，相机滑动台的顶面中心设有遮板；相机滑动台通过贴片磁吸在其中一个电磁滑动块上；相机电连接开发板。

8、电磁滑动块顶部为电磁体，通电后可产生磁性，吸附在相机运动台背后的铁皮上。光敏传感器用于检测相机是否居中，当相机经其中一个电磁杆带动进而滑动至可折叠导轨的中心时，电磁滑动块上的遮板挡住光敏传感器，此时相机居中，通过开发板控制和相机运动台磁吸的一个电磁滑动块断电，另一个电磁滑动块通电，使得相机运动台和另一个电磁滑动块相磁吸。

9、所述的齿轮皮带传动机构包括三个传动支撑架、皮带、主动皮带轮、伺服电机、被动皮带轮、主动齿轮和被动齿轮，伺服电机的机身通过第一个传动支撑架安装在焊接钢板上，伺服电机的旋转轴竖直向上同步连接至水平布置的主动皮带轮的中心轴的下端，主动皮带轮的中心轴的上端铰接其中一个电磁杆的摇杆的一端，被动皮带轮和主动皮带轮间隔平行布置且高度相同，主动皮带轮和被动皮带轮之间通过皮带传动连接；被动皮带轮通过第二个传动支撑架水平安装在焊接钢板上，主动齿轮位于被动皮带轮正上方且水平布置，被动皮带轮和主动齿轮的中心轴同步连接，被动齿轮通过第三个传动支撑架水平安装在焊接钢板上远离主动皮带轮的一侧，被动齿轮和主动齿轮相互啮合，被动齿轮的中心轴的上端铰接另一个电磁杆的摇杆的一端；伺服电机电连接开发板。

10、齿轮传动由两个相同的齿轮啮合传动，两个齿轮的模数、分度圆等参数完全相同。主动齿轮通过销和联轴器固定于传动支撑架的轴承上，被动齿轮通过销和联轴器固定于传动支撑架的轴承上。当主动齿轮转动时，带动被动齿轮转动。

11、皮带传动由两个相同的皮带轮和一根皮带组成。皮带轮的传动比为1:1。主动皮带轮和伺服电机通过联轴器和销固定，被动皮带轮使用联轴器固定于传动支撑架的轴承上。当主动皮带轮转动时，带动被动皮带轮转动。

12、开发板可以是arduino板、树莓派以及单片机等。开发板用于控制伺服电机是否转动及转动角度、监测光敏传感器信号、控制电磁块是否供电。

13、所述的第一伸缩移动机构包括三个伸缩杆滚轮和伸缩杆支撑架，三个伸缩杆滚轮竖直间隔布置，每个伸缩杆滚轮包括脚轮和伸缩杆，伸缩杆的顶端连接至焊接钢板的底面，伸缩杆的底端安装脚轮，三个伸缩杆的底部之间通过伸缩杆支撑架相连接，开发板安装在伸缩杆支撑架上。

14、脚轮为福马轮，可在各个方向自由转动，带有刹车装置，踩下刹车后，脚轮不能移动。伸缩杆可自由调节长度，并使用轴套固定长度。

15、所述的可折叠导轨的两端还分别设有用于电磁滑动块限位的导轨端头固定架；

16、所述的第二伸缩移动机构包括两个伸缩杆滚轮，两个伸缩杆滚轮竖直间隔布置，每个伸缩杆滚轮包括脚轮和伸缩杆，两个伸缩杆的顶端连接至各自的一个导轨端头固定架的底面，两个伸缩杆的底端安装脚轮。

17、所述的图像采集装置在待拍摄图像时，将可折叠导轨沿两个合页完全展开，将两个导轨销放置在可折叠导轨的弯折处；通过第一伸缩移动机构和第二伸缩移动机构的脚轮将图像采集装置移动至待拍摄的大型产品附近的预设拍摄位置处，调节第一伸缩移动机构和第二伸缩移动机构的伸缩杆的高度使得图像采集机构的相机移动至预设拍摄高度，此时相机滑动台和电磁连杆机构中的其中一个通电的电磁滑动块相互磁吸，通过外部计算机设备驱动开发板控制伺服电机转动，进而依次带动通过齿轮皮带传动机构的主动皮带轮、被动皮带轮、主动齿轮和被动齿轮转动，进而依次通过摇杆、连杆、电磁滑动块和相机滑动台带动相机在可折叠导轨的其中一侧上滑动，同时通过开发板控制相机拍摄大型产品的图像；当相机待移动至可折叠导轨的另一侧拍摄时，通过开发板控制伺服电机正向转动将两个电磁滑动块滑动至可折叠导轨的中心，此时相机滑动台带动相机移动至可折叠导轨的中心，电磁滑动块上的遮板挡住光敏传感器，此时开发板判断相机居中，通过开发板控制和相机运动台磁吸的一个电磁滑动块断电，使得断电的电磁滑动块和相机运动台断开，控制另一个电磁滑动块通电，使得相机运动台和另一个电磁滑动块相磁吸，此时通过开发板控制伺服电机反向转动，相机从可折叠导轨的一侧连续移动至可折叠导轨的另一侧上滑动，同时通过开发板控制相机拍摄大型产品的图像，实现大型产品表面图像的多角度采集。

18、本发明装置通过连杆传动控制相机在以产品为中心的弧形导轨上运动，通过控制摇杆的转动角度控制相机在弧形导轨上的位置，进而控制相机的拍摄角度，获取大型复杂产品表面不同视角的局部图像，装置可以伸缩折叠且便于携带，适用于频繁作业的场合。

19、本发明的有益效果是：

20、1)本发明利用皮带传动、齿轮啮合传动、连杆传动控制相机在导轨上做弧形运动，根据需要以产品为中心实现不同视角的表面图像拍摄，降低使用多个相机拍摄的成本。

21、2)本发明便于折叠、展开和放置。在不使用时，可将导轨部分沿合页折叠，伸缩杆收缩，使占用面积减少，并放置在不阻碍生产作业的地方。在使用时，将导轨部分沿合页展开，伸长伸缩杆至合适的长度，移动到指定位置。