一种圆锥阵列线激光三维测量仪制造技术

一种圆锥阵列线激光三维测量仪，属于三维测量仪器领域，本发明专利技术为了解决现有在对物体全貌进行扫描和点云采集时，往往依赖相机某些方向的运动精度或者需要引入多个相机，难以控制误差来源，并且测量系统成本大幅提升，不利于此类测量系统的推广的问题，本发明专利技术提供的一种圆锥阵列线激光三维测量仪，利用圆锥阵列对线激光相机的激光平面进行实时标定，只要相机视野中能够拍摄到两个圆锥即可同步完成点云位置解算和拼接工作，因此线激光相机的位置、姿态等运动参数将不会影响测量的精度，测量误差集中到线激光相机的精度和圆锥标定物的制造和安装精度上，此结构只需要一台线激光相机，成本相比于多相机系统有大幅缩减，并且安装调试更为便捷。试更为便捷。试更为便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥阵列线激光三维测量仪


[0001]本专利技术属于三维测量仪器领域，具体涉及一种圆锥阵列线激光三维测量仪。

技术介绍

[0002]目前，工业领域使用的线激光相机能够对物体外形进行扫描，获取部分轮廓信息。在对物体全貌进行扫描和点云采集时，现有的方式为(1)利用多个线激光相机环绕物体，使发出的线激光形成闭合的光刀，对物体的整周进行拍摄，线激光平面的法线方向的测量精度依靠相机运动机构保证。(2)利用旋转台带动物体旋转，只使用线激光相机在一个固定方向进行拍摄，视图拼接精度由旋转台精度保证，垂直转台方向的测量精度由相机运动机构保证。(3)在(2)的基础上在转台上设置标定圆柱，实现实时拼接。可以发现，现有方法在使用线激光相机实现物体全貌扫描时往往依赖相机某些方向的运动精度或者需要引入多个相机，难以控制误差来源，并且测量系统成本大幅提升，不利于此类测量系统的推广。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有在对物体全貌进行扫描和点云采集时，往往依赖相机某些方向的运动精度或者需要引入多个相机，难以控制误差来源，并且测量系统成本大幅提升，不利于此类测量系统的推广的问题，进而提供一种圆锥阵列线激光三维测量仪；
[0004]一种圆锥阵列线激光三维测量仪，所述测量仪包括线激光相机、二维旋转模组、直线导轨模组、圆锥标定组件和旋转台，所述直线导轨模组设置在一号固定座上，且直线导轨模组的固定部与一号固定座拆卸连接，二维旋转模组设置在直线导轨模组中的滑动部上，二维旋转模组的固定部与直线导轨模组中的滑动部拆卸连接，线激光相机安装在二维旋转模组的转动部上，旋转台设置在二号固定座上，且旋转台的转动轴线与二号固定座的上表面垂直设置，旋转台的壳体与二号固定座的上表面固定连接，圆锥标定组件安装在旋转台中的转动部上，旋转台带动圆锥标定组件进行周向转动，线激光相机朝向圆锥标定组件设置；
[0005]进一步地，所述二维旋转模组包括一号舵机、L型固定座、二号舵机、U型固定座和固定板，L型固定座设置在直线导轨模组中的滑动部上，且L型固定座中的水平支撑板与直线导轨模组中的滑动部通过螺栓螺母组件拆卸连接，一号舵机设置在L型固定座中的水平支撑板上，且一号舵机的转动轴穿过L型固定座中的竖直支撑板并设置在竖直支撑板的外部，一号舵机的壳体与L型固定座中水平支撑板固的上表面固定连接，一号舵机的转动轴与L型固定座中的竖直支撑板转动连接，U型固定座设置在L型固定座中竖直支撑板远离一号舵机的一侧，U型固定座的封闭端上加工有安装孔，U型固定座通过安装孔套装在一号舵机的转动轴上，且U型固定座与一号舵机的转动轴固定连接，二号舵机设置在U型固定座的开口端，且二号舵机的壳体与U型固定座的内壁固定连接，二号舵机中转动轴的轴线与一号舵机中转动轴的轴线垂直设置，固定板的一侧加工有通孔，固定板通过通孔套装在二号舵机中的转动轴上，二号舵机可带动固定板周向转动，线激光相机的壳体固接在固定板远离二
号舵机的一侧，且线激光相机朝向圆锥标定组件设置；
[0006]进一步地，所述直线导轨模组包括一号导轨、一号滑动块，二号导轨、二号滑动块和L型连接板，一号导轨通过螺栓螺母组件与一号固定座拆卸连接，一号滑动块设置在一号导轨上，且一号滑动块与一号导轨滑动连接，二号导轨沿竖直方向设置在一号滑动块的上表面上，且二号导轨的一端与一号滑动块的上表面固定连接，二号滑动块设置在二号导轨上，且二号滑动块与二号导轨滑动连接，L型连接板设置在二号滑动块朝向圆锥标定组件的一侧，且L型连接板的竖直支撑部与二号滑动块固定连接，L型固定座通过螺栓螺母组件与L型连接板的水平支撑部拆卸连接；
[0007]进一步地，所述二号导轨与一号滑动块之间还设有辅助加强板，辅助加强板具有两个相互垂直的安装面，辅助加强板中的一个安装面与一号滑动块的上表面固定连接，辅助加强板中的另一个安装面与二号导轨的背部固连接；
[0008]进一步地，所述圆锥标定组件包括多个圆锥标定物和标定物阵列支撑板，标定物阵列支撑板的上表面上均布加工有多个插装口，每个圆锥标定物的大口径端对应插装在一个插装口中，且每个圆锥标定物的轴线与标定物阵列支撑板的上表面垂直设置；
[0009]进一步地，所述多个圆锥标定物分为N个小量程标定圆锥和Z个大量程标定圆锥，N为正整数，Z为正整数，N个小量程标定圆锥靠近标定物阵列支撑板的中心分布，且N个小量程标定圆锥沿周向等距设置，大量程标定圆锥靠近标定物阵列支撑板的边缘分布，且Z个大量程标定圆锥沿周向等距设置；
[0010]进一步地，所述三维测量仪还包括环形轨道组，环形轨道组包括环形导轨和导轨滑块，导轨滑块设置在环形导轨上，且导轨滑块与环形导轨滑动连接，二号固定座设置在环形导轨的中心处，一号固定座设置在导轨滑块的顶部，且一号固定座与导轨滑块固定连接。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0012]本专利技术提供的一种圆锥阵列线激光三维测量仪，利用圆锥阵列对线激光相机的激光平面进行实时标定，在实际操作中，只要相机视野中能够拍摄到两个圆锥即可同步完成点云位置解算和拼接工作，因此线激光相机的位置、姿态等运动参数将不会影响测量的精度，测量误差集中到线激光相机的精度和圆锥标定物的制造和安装精度上。此方法只需要一台线激光相机，成本相比于多相机系统有大幅缩减，并且安装调试更为便捷。此方法还便于进行量程扩展，改变圆锥环形阵列的直径和圆锥标定物分布的夹角能够使相机适应不同大小的待测物体，将圆锥标定物分为小量程时使用的标定圆锥和大量程时使用的标定圆锥，其中小量程时使用的标定圆锥靠近标定物阵列支撑板的中心设置，阵列角度为120度；靠近标定物阵列支撑板边缘设置的为大量程时使用的标定圆锥，阵列角度为60度，在测量大型复杂曲面的时候甚至可以自定义圆锥阵列方式(例如跟随曲面变换安置圆锥，不必使用圆周阵列)。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的主视图；
[0014]图2为本专利技术的轴侧图；
[0015]图3为本专利技术的工作示意；
[0016]图4为本专利技术中线激光相机的扫描控制流程图；
[0017]图5为本专利技术中点云数据生成算法流程图；
[0018]图6为本专利技术中圆锥标定组件的示意图(扩展量程后)；
[0019]图7为本专利技术中增设了环形轨道组后的工作示意图。
[0020]图中：1线激光相机、2二维旋转模组、3直线导轨模组、4圆锥标定组件、41小量程标定圆锥、42大量程标定圆锥、5标定物阵列支撑板和6旋转台。
具体实施方式
[0021]具体实施方式一：参照图1至图7说明本实施方式，本实施方式提供了一种圆锥阵列线激光三维测量仪，所述测量仪包括线激光相机1、二维旋转模组2、直线导轨模组3、圆锥标定组件和旋转台6，所述直线导轨模组3设置在一号固定座上，且直线导轨模组3的固定部与一号固定座拆卸连接，二维旋转模组2设置在直线导轨模组3中的滑动部上，二维旋转模组2的固定部与直线导轨模组3中的滑动部拆卸连接，线激光相机1安装在二维旋转模组2的转动部上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆锥阵列线激光三维测量仪，其特征在于：所述测量仪包括线激光相机(1)、二维旋转模组(2)、直线导轨模组(3)、圆锥标定组件和旋转台(6)，所述直线导轨模组(3)设置在一号固定座上，且直线导轨模组(3)的固定部与一号固定座拆卸连接，二维旋转模组(2)设置在直线导轨模组(3)中的滑动部上，二维旋转模组(2)的固定部与直线导轨模组(3)中的滑动部拆卸连接，线激光相机(1)安装在二维旋转模组(2)的转动部上，旋转台(6)设置在二号固定座上，且旋转台(6)的转动轴线与二号固定座的上表面垂直设置，旋转台(6)的壳体与二号固定座的上表面固定连接，圆锥标定组件安装在旋转台(6)中的转动部上，旋转台(6)带动圆锥标定组件进行周向转动，线激光相机(1)朝向圆锥标定组件设置。2.根据权利要求1中所述的一种圆锥阵列线激光三维测量仪，其特征在于：所述二维旋转模组(2)包括一号舵机、L型固定座、二号舵机、U型固定座和固定板，L型固定座设置在直线导轨模组(3)中的滑动部上，且L型固定座中的水平支撑板与直线导轨模组(3)中的滑动部通过螺栓螺母组件拆卸连接，一号舵机设置在L型固定座中的水平支撑板上，且一号舵机的转动轴穿过L型固定座中的竖直支撑板并设置在竖直支撑板的外部，一号舵机的壳体与L型固定座中水平支撑板固的上表面固定连接，一号舵机的转动轴与L型固定座中的竖直支撑板转动连接，U型固定座设置在L型固定座中竖直支撑板远离一号舵机的一侧，U型固定座的封闭端上加工有安装孔，U型固定座通过安装孔套装在一号舵机的转动轴上，且U型固定座与一号舵机的转动轴固定连接，二号舵机设置在U型固定座的开口端，且二号舵机的壳体与U型固定座的内壁固定连接，二号舵机中转动轴的轴线与一号舵机中转动轴的轴线垂直设置，固定板的一侧加工有通孔，固定板通过通孔套装在二号舵机中的转动轴上，二号舵机可带动固定板周向转动，线激光相机(1)的壳体固接在固定板远离二号舵机的一侧，且线激光相机(1)朝向圆锥标定组件设置。3.根据权利要求2中所述的一种圆锥阵列线激光三维测量仪，其特征在于：所述直线导轨模组(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆昕瑜，王雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：