一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法，该系统包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接。所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。应用无线同步设备，解决了光学追踪式三维扫描仪同步触发控制需要有线连接的问题，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。

【技术实现步骤摘要】
一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法
本专利技术涉及工业摄影测量、近景摄影测量和计算机视觉领域，具体涉及一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统及方法。
技术介绍
三维扫描仪的技术基础是计算机双目视觉原理，如附图1所示。空间任意点P同一时刻在左、右摄像机同时成像点p1和p2，左、右摄像机的光心分别为O1和O2，那么O1p1与O2p2的连线会相交于空间点P。利用摄像机标定的方式可以计算左右摄像机光心O1和O2的空间位置，然后通过提取左、右摄像机采集的图像特征点p1和p2，即可求解空间点P在双目视觉系统的世界坐标系Ow-XwYwZw中的三维坐标。而光学追踪式三维扫描仪的基本原理是跟踪器(两台摄像机组成)和扫描仪(两台摄像机组成)同步(微秒级)工作，扫描仪实时采集物体表面的三维数据，通过跟踪器实时跟踪扫描仪的位置姿态，将扫描仪采集的物体表面的三维数据转换到统一的世界坐标系下，如附图2所示。跟踪器在工作过程中是静止不动的，摄像机世界坐标系为O-XYZ，而扫描仪在工作过程中是实时运动的，摄像机世界坐标系为O’-X’Y’Z’，为了将实时扫描过程中扫描仪每一个位置采集的数据统一到静止不变的跟踪器世界坐标系O-XYZ中，需要跟踪器实时监测到扫描仪每一个采集位置的图像，实时计算扫描仪的位置姿态。如果跟踪器和扫描仪没有同步工作(微秒级)，那么扫描仪运动过程中的采集到的数据就会杂乱无序，无法真实反应待测物体的表面形貌。现有的追踪式三维扫描仪都是通过有线的方式，将跟踪器和扫描仪连接起来，将触发信号同时传递给跟踪器和扫描仪(可达到纳秒级同步精度)，保证跟踪器和扫描仪同步工作，具体的原理如附图3所示。跟踪器A与扫描仪是通过有线的方式连接，通过导线传递触发信号，保证跟踪器A和扫描仪同步工作，通过动态追踪实时采集工件表面的三维数据。如果涉及多个跟踪器(B/C…)同时工作时，所有跟踪器也需要用有线的方式连接起来，保证触发信号可以同步传递到每个跟踪器(扫描仪)，实现待测工件表面的三维数据实时采集。现有的跟踪器和扫描仪同步触发的方式是用导线将需要同步触发的设备连接起来。通过电流分流的方式，电流经过触发线分别到达跟踪器和扫描仪的触发端，跟踪器和扫描仪接收到电流信号后会触发设备进行图像采集，电流信号的同步精度能到ns(纳秒)级，即跟踪器和扫描仪是基本同步的。但是，这种有线的连接方式在实际使用过程中会存在很多不便，比如在工厂环境下，场地的现场环境比较差(甚至极端恶劣)，连接线非常容易出现磨损，且导线的移动拉扯容易与现场环境出现干扰等，出现设备掉线等问题，严重的甚至影响设备的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法及其系统，将无线同步设备应用到光学追踪式三维扫描仪中，去掉多个设备之间的同步触发连接线。无线同步设备采用无线信号发送和接收的方式进行同步，输出同步信号，跟踪器和扫描仪通过接收无线同步信号作为相机触发开始和结束的控制信号。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。进一步的，该系统还包括主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块，所述主变频控制模块设置在所述扫描仪上，用于接收所述主无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发扫描仪工作；所述从变频控制模块用于接收所述从无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发跟踪器工作。进一步的，所述主变频控制模块还用于判断所述扫描仪当前扫描工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待；所述从变频控制模块还用于判断所述跟踪器当前跟踪工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待。进一步的，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。另一方面，本专利技术基于上述系统，还提供一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法，包括以下步骤：S100，配置一个主无线同步设备和多个无线同步设备，所述主无线同步设备和所述多个从无线同步设备工作在同一频段；所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；S200，同步所述主无线同步设备和所述多个无线同步设备的输出，使得所述主无线同步设备和所述多个无线同步设备同步输出具有固定频率和占空比的PWM同步信号；S300，根据所述PWM同步信号，同步触发扫描仪和跟踪器工作。进一步的，所述步骤S100还包括：配置一个与扫描仪对应的主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块。进一步的，所述步骤S300包括：S301，主无线同步设备和从无线同步设备分别发送固定的频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪上的主变频控制模块和跟踪器上的从变频控制模块；S302，主变频控制模块采集扫描仪扫描信息，从变频控制模块采集跟踪器扫描信息；S303，若扫描仪和跟踪器当前阶段扫描是否完毕则跳转至步骤S304，否则跳转至步骤301；S304，主变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发扫描仪工作，从变频控制模块根据所述PWM同步信号在上升沿或下降沿触发触发跟踪器工作；S305，判断扫描仪是否已完成所有扫描工作，若是则结束，否则跳转至步骤S301。进一步的，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。本专利技术的有益效果是：应用无线同步设备，解决了光学追踪式三维扫描仪同步触发控制需要有线连接的问题，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。并通过变频控制，将无线同步设备固定频率的定频PWM信号转换为摄像机工作所需的变频信号，且变频信号的不影响主、从同步模块的同步精度(无损变频)，完全满足无线光学追踪系统的同步精度要求(微秒级)，大大提升了光学追踪三维扫描仪的使用便捷性。附图说明图1为双目视觉基本原理图；图2为光学追踪坐标系转换原理图；图3为光学追踪式三维扫描仪原理图；图4为本专利技术实施例提供的无线同步触发系统组成图；图5为本专利技术实施例提供的无线同步触发方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例...

【技术保护点】
1.一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，其特征在于，包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；/n所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；/n所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发系统，其特征在于，包括工作在同一频段的一个主无线同步设备和多个从无线同步设备，所述主无线同步设备与扫描仪通信连接，所述多个从无线同步设备与多个跟踪器一一对应通信连接，且所述主无线同步设备与所述多个从无线同步设备通过无线方式通信连接；
所述主无线同步设备输出固定频率和占空比的PWM同步信号至扫描仪，用于触发扫描仪工作；
所述从无线同步设备同步输出与所述主无线同步设备相同的PWM同步信号至与其对应的跟踪器，用于触发跟踪器工作。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括主变频控制模块以及与跟踪器一一对应的多个从变频控制模块，
所述主变频控制模块设置在所述扫描仪上，用于接收所述主无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发扫描仪工作；
所述从变频控制模块用于接收所述从无线同步设备发送的PWM同步信号，并在PWM同步信号的上升沿或下降沿触发跟踪器工作。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主变频控制模块还用于判断所述扫描仪当前扫描工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待；
所述从变频控制模块还用于判断所述跟踪器当前跟踪工作是否完成，若是则进行根据PWM同步信号进行下一阶段触发，否则等待。


4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述的PWM同步信号的频率为0.1HZ～2000HZ。


5.一种光学追踪式三维扫描仪无线同步触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，配置一个主...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑顺义，周泽海，王晓南，成剑华，刘庆龙，
申请(专利权)人：武汉中观自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42