一种超声波三维成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超声波三维成像装置，包括置物圆盘、垫块、超声收发传感器组、传感器固定板、丝杠导轨、步进电机、联轴器、底座、基准挡板、固定架、控制模块和上位机；超声收发传感器组为X方向超声收发传感器组、Y方向超声收发传感器组和Z方向超声收发传感器组；每组超声收发传感器组均安装在一个传感器固定板上；每个传感器固定板与一个丝杠导轨的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨的导轨配合传动；丝杠导轨通过联轴器与步进电机的输出端连接；基准挡板分别位于X方向超声收发传感器组和Y方向超声收发传感器组的正对面；Z方向超声收发传感器组与底座正对；控制模块固定于底座；控制模块与上位机连接。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波三维成像装置
本技术涉及成像领域，具体是涉及一种超声波三维成像装置。
技术介绍
根据现有的成像技术，成像设备有光学成像和声学成像两种。光学成像系统已经在各个行业得到了普遍的应用，但光学成像对目标所处的环境依赖较大，在一些不具备光学成像条件的情况下，比如无法满足光照的条件下，比如当水下光照度低或夜晚时，水下目标的成像效果变差，甚至不能成像。即使利用外部补充光源方法试图解决这一问题，但由于光在水中的衰减很大，因此也只在近距离内的成像效果较好，当到达光照度低的距离范围，成像质量又变差，致使目标形状测量误差较大，甚至无法测量。所以利用声学技术替代光学进行形状辨识和信息传递就成为了一种潜在技术需求。现有的三维成像技术主要有激光扫描和双目视觉。李托拓等人(胡锋,耿征,基于结构光的三维成像技术[J],网络新媒体技术,2012(1):22-33)指出激光扫描法可以得到很好的三维成像精度，但成本较高，成像速度较慢，且对人眼容易造成伤害。而双目视觉系统运算量大，成像也较缓慢，并且对于纹理特征不明显的场景不能得到较满意的结果，图像处理也很复杂。超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，具有方向性好，穿透力强、抗干扰能力强等优点。超声波在气体或液体中均能传播，在传播过程中能量消耗很低，可以进行远距离成像。超声三维成像方法可以完成水下成像，超声波对人的眼睛、耳朵均不会造成伤害，且计算处理简单，成本低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种超声波三维成像装置。该装置发射超声波，超声波经被测量面返回，利用回波定位原理通过单片机计算超声波发射与返回所用时间，即得到目标物体表面的坐标信息，将坐标信息传送至上位机，获得目标物体三维图像。本技术解决所述技术问题的技术方案：提供一种超声波三维成像装置，其特征在于该装置包括置物圆盘、垫块、超声收发传感器组、传感器固定板、丝杠导轨、步进电机、联轴器、底座、基准挡板、固定架、控制模块和上位机；所述置物圆盘通过垫块固定在底座上；所述超声收发传感器组为三组，分别为X方向超声收发传感器组、Y方向超声收发传感器组和Z方向超声收发传感器组；所述每组超声收发传感器组均安装在一个传感器固定板上；每个传感器固定板与一个丝杠导轨的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨的导轨配合传动；所述丝杠导轨为三个，分别是第一丝杠导轨、第二丝杠导轨和第三丝杠导轨；所述步进电机为三个，分别是第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；所述第一步进电机和第二步进电机均固定在底座上；所述第三步进电机固定在固定架上；所述第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的导轨均固定在底座上，第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第一步进电机和第二步进电机的输出端连接；所述第三丝杠导轨的导轨固定在固定架的一端，固定架的另一端固定在底座上；所述第三丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第三步进电机的输出端连接；所述基准挡板为两个，均固定在底座上，分别位于X方向超声收发传感器组和Y方向超声收发传感器组的正对面；所述Z方向超声收发传感器组与底座正对；所述控制模块固定于底座；所述控制模块与上位机连接。与现有技术相比，本技术有益效果在于：1)相对于红外线技术，超声形状成像技术易于定向发射、方向性好、强度易控制、非接触检测技术，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力，具有超声波独特的能力。2)与现有超声成像技术以液体为介质不同，本成像装置以空气为介质，同时克服了空气干扰较多的问题，应用领域更加广阔，使用条件更加便利，节约了成本，实现对目标物体的三维成像。本成像装置也同样可以完成水下成像。3)相对于已有的三维成像技术，本成像装置算法简单，操作简便，价格便宜，不会受到电磁波和温度等因素的影响，成像快速稳定且对人体无害。4)利用测距技术获得目标物体坐标信息，红外线同样也能测距，但是其非线性较严重，而且测量范围小。5)本成像装置也可以用于对动态物体的成像。附图说明图1本技术超声波三维成像装置一种实施例的去掉基准挡板后的整体结构示意图；图2本技术超声波三维成像装置一种实施例的整体结构示意图；图3本技术超声波三维成像装置一种实施例的控制模块结构框图；(图中：1、置物圆盘；2、垫块；3、超声收发传感器；4、传感器固定板；5、丝杠导轨；6、步进电机；7、联轴器；8、底座；9、基准挡板；10、固定架；11、控制模块；12、上位机)具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本技术提供了一种超声波三维成像装置(参见图1-2，简称装置)，其特征在于该装置包括置物圆盘1、垫块2、超声收发传感器组3、传感器固定板4、丝杠导轨5、步进电机6、联轴器7、底座8、基准挡板9、固定架10、控制模块11和上位机12；所述置物圆盘1通过垫块2固定在底座8上，置物圆盘1是具有一定厚度的能承受一定重量的材质，用于放置目标物体；所述超声收发传感器组3为三组，分别为X方向超声收发传感器组31、Y方向超声收发传感器组32和Z方向超声收发传感器组33；所述每组超声收发传感器组3均安装在一个传感器固定板4上；每个传感器固定板4通过螺母与一个丝杠导轨5的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨5的导轨配合传动；所述丝杠导轨5为三个，分别是第一丝杠导轨51、第二丝杠导轨52和第三丝杠导轨53；所述步进电机6为三个，分别是第一步进电机61、第二步进电机62和第三步进电机63；所述第一步进电机61和第二步进电机62均固定在底座8上；所述第三步进电机63固定在固定架10上；所述第一丝杠导轨51和第二丝杠导轨52的导轨均固定在底座8上，第一丝杠导轨51和第二丝杠导轨52的丝杠通过联轴器7分别与第一步进电机61和第二步进电机62的输出端连接；所述第三丝杠导轨53的导轨固定在固定架10的一端，固定架10的另一端固定在底座8上；所述第三丝杠导轨53的丝杠通过联轴器7分别与第三步进电机63的输出端连接；步进电机6带动传感器固定板4，实现传感器固定板4的上下移动；所述基准挡板9为两个，均固定在底座8上，分别位于X方向超声收发传感器组31和Y方向超声收发传感器组32的正对面，用于测量目标物体在X方向和Y方向上的投影，即为了得到目标物体的后视图和左视图；所述Z方向超声收发传感器组33与底座8正对，用于测量目标物体在Z方向上的投影，即为了得到目标物体的俯视图；所述控制模块11固定于底座8；所述控制模块11与上位机12连接。所述控制模块11包括直流电源111、电压转换芯片112、单片机113、外扩存储芯片114、第一步进电机驱动器115、第二步进电机驱动器116、第三步进电机驱动器117和独立按键118；所述直流电源111通过电压转换芯片112与单片机113连接，将24V直流电压转换成5V给单片机113供电；所述直流电源111分别与第一步进电机驱动器115、第二步进电机驱动器116和第三步进电机驱动器117连接，提供24V直流电源；所述单片机113分别与外扩存储芯片114、第一步进电机驱动器115、第二步进电机驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波三维成像装置，其特征在于该装置包括置物圆盘、垫块、超声收发传感器组、传感器固定板、丝杠导轨、步进电机、联轴器、底座、基准挡板、固定架、控制模块和上位机；所述置物圆盘通过垫块固定在底座上；所述超声收发传感器组为三组，分别为X方向超声收发传感器组、Y方向超声收发传感器组和Z方向超声收发传感器组；所述每组超声收发传感器组均安装在一个传感器固定板上；每个传感器固定板与一个丝杠导轨的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨的导轨配合传动；所述丝杠导轨为三个，分别是第一丝杠导轨、第二丝杠导轨和第三丝杠导轨；所述步进电机为三个，分别是第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；所述第一步进电机和第二步进电机均固定在底座上；所述第三步进电机固定在固定架上；所述第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的导轨均固定在底座上，第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第一步进电机和第二步进电机的输出端连接；所述第三丝杠导轨的导轨固定在固定架的一端，固定架的另一端固定在底座上；所述第三丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第三步进电机的输出端连接；所述基准挡板为两个，均固定在底座上，分别位于X方向超声收发传感器组和Y方向超声收发传感器组的正对面；所述Z方向超声收发传感器组与底座正对；所述控制模块固定于底座；所述控制模块与上位机连接。...

【技术特征摘要】
1.一种超声波三维成像装置，其特征在于该装置包括置物圆盘、垫块、超声收发传感器组、传感器固定板、丝杠导轨、步进电机、联轴器、底座、基准挡板、固定架、控制模块和上位机；所述置物圆盘通过垫块固定在底座上；所述超声收发传感器组为三组，分别为X方向超声收发传感器组、Y方向超声收发传感器组和Z方向超声收发传感器组；所述每组超声收发传感器组均安装在一个传感器固定板上；每个传感器固定板与一个丝杠导轨的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨的导轨配合传动；所述丝杠导轨为三个，分别是第一丝杠导轨、第二丝杠导轨和第三丝杠导轨；所述步进电机为三个，分别是第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；所述第一步进电机和第二步进电机均固定在底座上；所述第三步进电机固定在固定架上；所述第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的导轨均固定在底座上，第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第一步进电机和第二步进电机的输出端连接；所述第三丝杠导轨的导轨固定在固定架的一端，固定架的另一端固定在底座上；所述第三丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第三步进电机的输出端连接；所述基准挡板为两个，均固定在底座上，分别位于X方向超声收发传感器组和Y方向超声收发传感器组的正对面；所述Z方向超声收发传感器组与底座正对；所述控制模块固定于底座；所述控制模块与上位机连接。2.根据权利要求1所述的超声波三维成像装置，其特征在于每组超声收发传感器组包括八个超声收发传感器，均匀地安装在传感器固定板上，相邻两个超声收发传感器之间间隔0.12...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，李丹丹，李静，杨通达，檀润华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12