一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，包括拍摄单元和计算单元构成，本实用新型专利技术提供一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，结构新颖；可以在测量中对每一张图像进行独立实时的标定，获取拍摄瞬间的激光线位移量和物理高度的换算关系，从而使得标定结果具有良好的实时性，最终改善测量结果精度；本实用新型专利技术相机和镜头连接好后固定到安装支架上可清晰拍摄被测量物体的高度位置。标准件固定到安装到支架上，高度为相机可清晰拍摄到标准件各个台阶平面的高度位置，并保持标准件的水平面与直线运动机构运动平面平行；保证水平运动机构驱动被测量物体运动时可以完整通过相机的视野范围。

【技术实现步骤摘要】
一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置
本技术涉及影像测量
，具体是一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置。
技术介绍
影像学测量装置具有测量速度快，无需接触等特点，因此在精确测量领域具有广泛应用。在高精度的影像学测量装置中，经常采用远心镜头(Telecentriclens)来降低装置中镜头光学畸变，以及消除透视误差，并在不同拍摄距离获得恒定的放大率。远心镜头的放大率标定以及镜头光轴倾角标定对于后续计算被测量物体的平面尺寸至关重要。现在普遍采用的技术是使用印有黑白相间的棋盘格标定板，将其放入视野内，通过图像处理的软件算法提取出标定结果后，带入到尺寸计算中，即采用先标定后测量的离线标定方法。然而，在实际测量中，因作业人员对设备的接触，或者因周边设备的震动等，事先标定好的参数时时刻刻都有可能发生变化。一旦标定结果存在误差，直到下次离线标定为止，这些误差都会对测量结果产生持续性的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，包括拍摄单元和计算单元构成，所述拍摄单元包含相机、镜头、线激光发射器、标准件和直线运动机构，所述计算单元包含计算机，所述标准件具有台阶构造，任意两个台阶之间具有一定高度差，标准件至少提供两个高度差，供计算单元提取激光线在不同台阶上的位移量，并计算激光线的倾角方程；台阶的水平面平行于直线运动机构的移动平面，台阶的垂直面与台阶水平面保持垂直；每一个台阶的高度通过其他测量设备测量后已经精确已知；标准件和被测对象均同时位于相机的镜头视野内清晰可见位置；所述线激光发射器从相机斜侧方向入射，入射激光线方向在直线运动机构上表面所呈现亮线方向与直线运动机构行进方向垂直；从线激光发射器中发出射线的发散角度足以在被测量工件表面、标准件表面、直线运动机构上表面呈现出清晰亮线；直线运动机构包括电机和其控制器组成的驱动机构，以及其他必要的传动机构。作为本技术进一步的方案：所述标准件可以为单边，位于被测对象的一侧，也可以为双边，位于被测对象的两侧。作为本技术再进一步的方案：所述标准件可以为具有某种高度变化几何形状的镂空结构，也可以为表面印有某种高度变化几何形状的非镂空结构；其几何形状的尺寸、高度变化精确可知。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，结构新颖；本技术可以在测量中对每一张图像进行独立实时的标定，获取拍摄瞬间的激光线位移量和物理高度的换算关系，从而使得标定结果具有良好的实时性，最终改善测量结果精度；本技术相机和镜头连接好后固定到安装支架上可清晰拍摄被测量物体的高度位置。标准件固定到安装到支架上，高度为相机可清晰拍摄到标准件各个台阶平面的高度位置，并保持标准件的水平面与直线运动机构运动平面平行；水平运动机构安装固定到支架上，保证水平运动机构驱动被测量物体运动时可以完整通过相机的视野范围。附图说明图1为具有实时高度标定功能的三维影像测量装置的结构示意图。图2为具有实时高度标定功能的三维影像测量装置中拍摄单元的结构示意图。图3为具有实时高度标定功能的三维影像测量装置中激光器和标准件位置示意图。图4为具有实时高度标定功能的三维影像测量装置中标准件的结构示意图。图中：1-计算单元、2-拍摄单元、3-相机、4-镜头、5-标准件、6-拍摄台、7-直线运动机构、8-被测对象、9-线激光发射器、10-标准件第一高度差、11-标准件第二高度差。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-4，一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，包括拍摄单元2和计算单元1构成，所述拍摄单元2包含相机3、镜头4、线激光发射器9、标准件5和直线运动机构7，所述计算单元1包含计算机，所述标准件5具有台阶构造，任意两个台阶之间具有一定高度差，标准件5至少提供两个高度差，本实施中标准件上设置有标准件第一高度差10和标准件第二高度差11；供计算单元1提取激光线在不同台阶上的位移量，并计算激光线的倾角方程；台阶的水平面平行于直线运动机构7的移动平面，台阶的垂直面与台阶水平面保持垂直；每一个台阶的高度通过其他测量设备测量后已经精确已知；台阶状的标准件5可以为单边，位于被测对象8的一侧，也可以为双边，位于被测对象8的两侧；标准件5和被测对象8均同时位于相机3的镜头4视野内清晰可见位置；标准件5可以为具有某种高度变化几何形状的镂空结构，也可以为表面印有某种高度变化几何形状的非镂空结构；其几何形状的尺寸、高度变化精确可知；所述线激光发射器9从相机3斜侧方向入射，入射激光线方向在直线运动机构7上表面所呈现亮线方向与直线运动机构7行进方向垂直；从线激光发射器9中发出射线的发散角度足以在被测量工件表面、标准件表面、直线运动机构上表面呈现出清晰亮线；直线运动机构7包括电机和其控制器组成的驱动机构，以及其他必要的传动机构。本技术的工作原理是：本技术提供一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置；因标准件的台阶形状、直线运动机构上表面、被测量物体的上表面存在高度差异，激光线在不同高度平面，呈现出相应的位移量；软件算法通过台阶上的位移量和已知的高度差，计算出激光线倾角方程，再根据被测量物体的上表面的激光线到直线运动机构上表面的位移量，求解被测量物体的上表面高度；本技术操作步骤：1.将被测量物体放置在直线运动机构上，直线运动机构驱动被测量物体沿着直线运动并通过相机视野范围；2.从被测量对象进入视野开始，相机不断获取图像。计算机运行图像处理算法，从每一张图像中，首先通过不同台阶高度上的激光线位移量和实际台阶高度差的数据，计算出激光线倾斜方程。然后提取直线运动机构载物平面的激光线和被测量物体当前表面的激光线的位移量，代入激光线倾斜方程算出被测量物体当前表面到达直线运动机构载物平面的高度差；3.不断重复步骤2，从每一拍摄时刻图片中获取被测测量物体不同位置的高度信息，直至被测量对象移出视野，最终统计形成完成的被测物完整的高度信息。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，包括拍摄单元和计算单元构成，其特征在于，所述拍摄单元包含相机、镜头、线激光发射器、标准件和直线运动机构，所述计算单元包含计算机，所述标准件具有台阶构造，任意两个台阶之间具有一定高度差，标准件至少提供两个高度差，供计算单元提取激光线在不同台阶上的位移量，并计算激光线的倾角方程；台阶的水平面平行于直线运动机构的移动平面，台阶的垂直面与台阶水平面保持垂直；每一个台阶的高度通过其他测量设备测量后已经精确已知；标准件和被测对象均同时位于相机的镜头视野内清晰可见位置；所述线激光发射器从相机斜侧方向入射，入射激光线方向在直线运动机构上表面所呈现亮线方向与直线运动机构行进方向垂直，从线激光发射器中发出射线的发散角度足以在被测量工件表面、标准件表面、直线运动机构上表面呈现出清晰亮线；直线运动机构包括电机和其控制器组成的驱动机构，以及其他必要的传动机构。

【技术特征摘要】
1.一种具有实时高度标定功能的三维影像测量装置，包括拍摄单元和计算单元构成，其特征在于，所述拍摄单元包含相机、镜头、线激光发射器、标准件和直线运动机构，所述计算单元包含计算机，所述标准件具有台阶构造，任意两个台阶之间具有一定高度差，标准件至少提供两个高度差，供计算单元提取激光线在不同台阶上的位移量，并计算激光线的倾角方程；台阶的水平面平行于直线运动机构的移动平面，台阶的垂直面与台阶水平面保持垂直；每一个台阶的高度通过其他测量设备测量后已经精确已知；标准件和被测对象均同时位于相机的镜头视野内清晰可见位置；所述线激光发射器从相机斜侧方向入射，入射激光线方向在直线运动机构上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤芳彦，宋洋，
申请(专利权)人：上海弼智仿生高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31