專利名稱：利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置及采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置及釆集 方法，屬于利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置及采集方法的創(chuàng) 新技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前涉及逆向工程的 一種利用液體獲取產(chǎn)品幾何形狀產(chǎn)品的方 法中，是將低透光度液體注入放置有待測(cè)產(chǎn)品的容器中，改變?nèi)萜鲀?nèi) 液面的高度，用光學(xué)測(cè)量裝置逐層獲取待測(cè)產(chǎn)品各個(gè)或某個(gè)高度的幾 何輪廓線的信息，目前公知的技術(shù)是釆取單一鏡頭，由于光學(xué)鏡頭和 產(chǎn)品形狀的特點(diǎn)，即使對(duì)產(chǎn)品外表面，也或多或少的存在遮擋現(xiàn)象， 以至釆集的數(shù)據(jù)不完整，需要多次裝夾產(chǎn)品，操作麻煩，效率低，限 制了其應(yīng)用范圍。 '

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供 一 種能方便地獲取產(chǎn)品 完整或某個(gè)高度的幾何輪廓信息的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖 采集裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單方便，效率高，應(yīng)用范 圍廣的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置的采集方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆 集裝置，包括有基座、安裝在基座上方的容器，基座內(nèi)放置有用于儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)液箱，儲(chǔ)液箱內(nèi)安裝有水泵，水泵通過管路與基座上方的 容器相連，容器的底平面放置有要掃描的物體及安裝有若干標(biāo)定柱， 基座的上方固定連接有立柱，立柱上安裝有控制裝置及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿、螺母，電機(jī)固定在立 柱上，滾珠絲桿與電機(jī)的輸出軸連接，螺母與滾珠絲桿組成螺旋傳動(dòng) 副，螺母上固定連接有縱橫梁，縱橫梁上連接有用于安裝圖像采集裝 置的安裝架，縱橫梁上安裝有保證每次釆集液面高度保持不變的液面 高度傳感器，電機(jī)、液面高度傳感器、水泵、圖像釆集裝置與控制裝 置電連接。
上述螺母上固定連接有與立柱垂直的縱橫梁，縱橫梁上連接有 用于安裝圖像采集裝置的安裝架為與縱橫梁互相垂直安裝的橫梁，或 與縱橫梁成銳角或成鈍角安裝的支架，或與縱橫梁固定連接的安裝 盤。
上述圖像釆集裝置為攝像頭，控制裝置包括有信號(hào)處理電路及 計(jì)算機(jī)。
上述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
上述安裝架為與縱橫梁垂直安裝的兩根橫梁，每根橫梁上安裝
有2個(gè)相同的圖像采集裝置，或安裝架為與縱橫梁成銳角或成鈍角安 裝的兩根支架，每根支架上安裝有2個(gè)相同的圖像釆集裝置，或安裝 架為與縱橫梁固定連接的安裝圓盤，安裝圓盤上安裝有4個(gè)相同的圖 像釆集裝置。
上述安裝架通過能調(diào)整其在縱橫梁上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與縱橫 粱連接。上述圖像采集裝置通過能調(diào)整其在安裝架上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 與安裝架連接。
上述容器的底平面放置有要掃描的物體及安裝有3 6根標(biāo)定柱。
上述安裝架上安裝的每個(gè)圖像釆集裝置保證至少能測(cè)試到三根 標(biāo)定柱，標(biāo)定柱的截面形狀為圓形或規(guī)則曲邊形或規(guī)則多邊形。
本發(fā)明利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置的采集方法，
其包括如下步驟
1) 啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，螺母沿滾珠絲桿移動(dòng)，
螺母帶動(dòng)縱橫梁及安裝在縱橫梁上的安裝架運(yùn)動(dòng)；
2) 調(diào)整安裝在安裝架上的圖像采集裝置的安裝位置，確保每個(gè)
圖像釆集裝置至少能測(cè)試到三個(gè)標(biāo)定柱；安裝架上安裝的圖像釆集裝
置釆用多鏡頭高度位置等高，間隔調(diào)整，同時(shí)采集，或釆用一個(gè)鏡頭
移動(dòng)到同樣高度多個(gè)位置分別釆集；
3) 釆集的多副圖像輸入到控制裝置；通過邊緣提取、數(shù)據(jù)矢量 化，轉(zhuǎn)換為邊緣數(shù)字點(diǎn)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行釆集數(shù)據(jù)的 校正；并根據(jù)已經(jīng)確定的基準(zhǔn)的位置，刪減各自圖像中被遮擋區(qū)域無 用的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼合；
4) 將已進(jìn)行拼合的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品模型的構(gòu)建。 本發(fā)明由于釆用多個(gè)鏡頭分別根據(jù)實(shí)物遮擋情況位置進(jìn)行安裝，
多個(gè)鏡頭高度位置等高，間隔可以調(diào)整，同時(shí)釆集，或釆用一個(gè)鏡頭 移動(dòng)到同樣高度在多個(gè)位置分別釆集的多視圖采集方法，并在釆集的 液面上設(shè)置有多個(gè)圓形或其他形狀的基準(zhǔn)用于圖像數(shù)據(jù)拼合。在采集 過程中，在需要釆集的高度，多鏡頭同時(shí)或單獨(dú)采集。采集的多幅圖像通過邊緣提取、數(shù)據(jù)矢量化，轉(zhuǎn)換為邊緣數(shù)字點(diǎn)。根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的 數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行釆集數(shù)據(jù)的校正。根據(jù)已經(jīng)確定的基準(zhǔn)的位置，刪減 各自圖像中被遮擋區(qū)域無用的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼合，最后輸入計(jì) 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品模型的構(gòu)建。本發(fā)明通過設(shè)置的多鏡頭解 決采集圖像的遮擋現(xiàn)象，設(shè)置多個(gè)圓形或其他基準(zhǔn)用于圖像的拼合， 解決了已有利用液體獲取產(chǎn)品幾何形狀產(chǎn)品的方法中的難點(diǎn)，大大提 高了其實(shí)用性和釆集效率。本發(fā)明的多視圖釆集裝置能方便地獲取產(chǎn) 品完整或某個(gè)高度的幾何輪廓信息，本發(fā)明的釆集方法操作簡(jiǎn)單方 便，效率高，應(yīng)用范圍廣。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例l中標(biāo)定柱、縱橫梁、安裝架、圖像釆集 裝置及液面高度傳感器的安裝關(guān)系圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中標(biāo)定柱、縱橫梁、安裝架、圖像釆集
裝置及液面高度傳感器的安裝關(guān)系圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中標(biāo)定柱、縱橫梁、安裝架、圖像釆集
裝置及液面高度傳感器的安裝關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 2所示，本發(fā)明利用液面獲取產(chǎn)品 形狀的多視圖釆集裝置，包括有基座1、安裝在基座1上方的容器7， 基座1內(nèi)放置有用于儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)液箱3,儲(chǔ)液箱3內(nèi)安裝有水泵2, 水泵2通過管路與基座1上方的容器7相連，容器7的底平面放置有 要掃描的物體6及安裝有若干標(biāo)定柱4，基座l的上方固定連接有立 柱15,立柱15上安裝有控制裝置10及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有步進(jìn)電機(jī)14、滾珠絲桿12、螺母11,電機(jī)14固定在立柱 15上，滾珠絲桿12與電機(jī)14的輸出軸連接，螺母11與滾珠絲桿12 組成螺旋傳動(dòng)副，螺母11上固定連接有縱橫梁13，縱橫梁13上連 接有用于安裝圖像釆集裝置8的安裝架16,縱橫梁13上安裝有保證 每次釆集液面高度保持不變的液面高度傳感器9，電機(jī)14、液面高度 傳感器9、水泵2、圖像釆集裝置8與控制裝置10電連接。
本實(shí)施例中，上述螺母11上固定連接有與立柱15垂直的縱橫 梁13,縱橫梁13上連接有用于安裝圖像釆集裝置8的安裝架16為 與縱橫梁13互相垂直安裝的橫梁。上述圖像釆集裝置8通過能調(diào)整 其在橫梁上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與安裝架16連接，該位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為 做出在橫梁上的滑槽，圖像釆集裝置8在滑槽上移動(dòng)即可調(diào)節(jié)其安裝 位置，安裝位置確定后用連接件固定即可。
本實(shí)施例中，上述圖像采集裝置8為攝像頭，控制裝置10包括 有信號(hào)處理電路及計(jì)算機(jī)。上述電機(jī)14為步進(jìn)電機(jī)。
上述安裝架16為與縱橫梁13垂直安裝的兩根橫梁，每根橫梁 上安裝有2個(gè)相同的圖像釆集裝置8,上述安裝架16通過能調(diào)整其 在縱橫梁13上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與縱橫粱13連接。
上述容器7的底平面放置有要掃描的物體6及安裝有3 6根標(biāo) 定柱4。
上述安裝架16上安裝的每個(gè)圖像釆集裝置8保證至少能測(cè)試到 三根標(biāo)定柱4,標(biāo)定柱4的截面形狀為圓形或規(guī)則曲邊形或規(guī)則多邊 形。
本發(fā)明利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置的采集方法， 其包括如下步驟
1)啟動(dòng)電機(jī)14,電機(jī)14驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿12旋轉(zhuǎn)，螺母ll沿滾珠絲桿12移動(dòng)，螺母11帶動(dòng)縱橫梁13及安裝在縱橫梁13上的安裝
架16運(yùn)動(dòng)；
2) 調(diào)整安裝在安裝架16上的圖像釆集裝置8的安裝位置，確 保每個(gè)圖像釆集裝置8至少能測(cè)試到三個(gè)標(biāo)定柱4;安裝架16上安 裝的圖像采集裝置8采用多鏡頭高度位置等高，間隔調(diào)整，同時(shí)采集, 或釆用一個(gè)鏡頭移動(dòng)到同樣高度多個(gè)位置分別釆集；
3) 釆集的多副圖像輸入到控制裝置10;通過邊緣提取、數(shù)據(jù)矢 量化，轉(zhuǎn)換為邊緣數(shù)字點(diǎn)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行釆集數(shù)據(jù) 的校正；并根據(jù)已經(jīng)確定的基準(zhǔn)的位置，刪減各自圖像中被遮擋區(qū)域 無用的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼合；
4) 將已進(jìn)行拼合的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品模型的構(gòu)建。 實(shí)施例2:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 3所示，本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例1 的不同之處在于安裝架16為與縱橫梁13成銳角或成鈍角安裝的兩 根支架，每根支架上安裝有2個(gè)相同的圖像釆集裝置8。圖像釆集裝 置8通過能調(diào)整其在支架上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與安裝架16連接，該 位置調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為做出在支架上的滑槽，圖像釆集裝置8在滑槽上移動(dòng) 即可調(diào)節(jié)其安裝位置，安裝位置確定后用連接件固定即可。
實(shí)施例3:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 4所示，本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例1 的不同之處在于安裝架16為與縱橫梁13固定連接的安裝圓盤。安裝 圓盤上安裝有4個(gè)相同的圖像采集裝置8。上述圖像釆集裝置8通過 能調(diào)整其在安裝圓盤上的位置的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與安裝架16連接，該位置 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為做出在圓盤上的滑槽，圖像釆集裝置8在滑槽上移動(dòng)即可 調(diào)節(jié)其安裝位置，安裝位置確定后用連接件固定即可。
權(quán)利要求
1、一種利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置，其特征在于包括有基座(1)、安裝在基座(1)上方的容器(7)，基座(1)內(nèi)放置有用于儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)液箱(3)，儲(chǔ)液箱(3)內(nèi)安裝有水泵(2)，水泵(2)通過管路與基座(1)上方的容器(7)相連，容器(7)的底平面放置有要掃描的物體(6)及安裝有若干標(biāo)定柱(4)，基座(1)的上方固定連接有立柱(15)，立柱(15)上安裝有控制裝置(10)及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有步進(jìn)電機(jī)(14)、滾珠絲桿(12)、螺母(11)，電機(jī)(14)固定在立柱(15)上，滾珠絲桿(12)與電機(jī)(14)的輸出軸連接，螺母(11)與滾珠絲桿(12)組成螺旋傳動(dòng)副，螺母(11)上固定連接有縱橫梁(13)，縱橫梁(13)上連接有用于安裝圖像采集裝置(8)的安裝架(16)，縱橫梁(13)上安裝有保證每次采集液面高度保持不變的液面高度傳感器(9)，電機(jī)(14)、液面高度傳感器(9)、水泵(2)、圖像采集裝置(8)與控制裝置(10)電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其 特征在于上述螺母(11)上固定連接有與立柱(15)垂直的縱橫梁(13),縱 橫梁(13)上連接有用于安裝圖像采集裝置(8)的安裝架(16)為與縱橫梁(13)互相垂直安裝的橫梁，或與縱橫梁(13)成銳角或成鈍角安裝的支架， 或與縱橫梁(13)固定連接的安裝盤。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其 特征在于上述圖像釆集裝置(8)為攝像頭，控制裝置(10)包括有信號(hào)處理 電路及計(jì)算機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其特征在于上述電機(jī)(14)為步進(jìn)電機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其特征在于上述安裝架(16)為與縱橫梁(13)垂直安裝的兩根橫梁，每根橫 梁上安裝有2個(gè)相同的圖像釆集裝置(8),或安裝架(16)為與縱橫梁(13) 成銳角或成鈍角安裝的兩根支架，每根支架上安裝有2個(gè)相同的圖像采集裝置 (8),或安裝架(16)為與縱橫梁(13)固定連接的安裝圓盤，安裝圓盤上 安裝有4個(gè)相同的圖像釆集裝置(8 )。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其特征在于上述安裝架(16)通過能調(diào)整其在縱橫梁(13)上的位置 的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與縱橫粱(13)連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置，其 特征在于上述圖像釆集裝置(8)通過能調(diào)整其在安裝架(16)上的位置的調(diào) 節(jié)結(jié)構(gòu)與安裝架(16)連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其 特征在于上述容器(7)的底平面放置有要掃描的物體(6)及安裝有3 6根 標(biāo)定柱(4 )。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置，其 特征在于上述安裝架(16)上安裝的每個(gè)圖像釆集裝置(8)保證至少能測(cè)試 到三根標(biāo)定柱(4),標(biāo)定柱(4)的截面形狀為圓形或規(guī)則曲邊形或規(guī)則多邊 形。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖釆集裝置的采 集方法，其特征在于包括如下步驟1)啟動(dòng)電機(jī)U4)，電機(jī)(")驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿(l2)旋轉(zhuǎn)，螺母(11)沿 滾珠絲桿(l2)移動(dòng)，螺母(11)帶動(dòng)縱橫梁(13)及安裝在縱橫梁(13)上的安裝架(16)運(yùn)動(dòng)；2)調(diào)整安裝在安裝架(16 )上的圖像采集裝置(8 )的安裝位置，確保每個(gè)圖像采集裝置(8)至少能測(cè)試到三個(gè)標(biāo)定柱(4);安裝架(16)上安裝的圖像釆集裝置(8)釆用多鏡頭高度位置等高，間隔調(diào)整，同時(shí)采集，或釆用一個(gè)鏡頭移動(dòng)到同樣高度多個(gè)位置分別釆集；3)采集的多副圖像輸入到控制裝置(10);通過邊緣提取、數(shù)據(jù)矢量化，轉(zhuǎn)換為邊緣數(shù)字點(diǎn)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的校正；并根據(jù) 已經(jīng)確定的基準(zhǔn)的位置，刪減各自圖像中被遮擋區(qū)域無用的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼合；4)將已進(jìn)行拼合的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品模型的構(gòu)建。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用液面獲取產(chǎn)品形狀的多視圖采集裝置及采集方法。本發(fā)明的多視圖采集裝置包括有基座、安裝在基座上方的容器，基座內(nèi)放置有用于儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)液箱，儲(chǔ)液箱內(nèi)安裝有水泵，水泵通過管路與基座上方的容器相連，容器的底平面放置有要掃描的物體及安裝有若干標(biāo)定柱，基座的上方固定連接有立柱，立柱上安裝有控制裝置及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿、螺母，電機(jī)固定在立柱上，滾珠絲桿與電機(jī)的輸出軸連接，螺母與滾珠絲桿組成螺旋傳動(dòng)副，螺母上固定連接有縱橫梁，縱橫梁上連接有用于安裝圖像采集裝置的安裝架，縱橫梁上安裝有保證每次采集液面高度保持不變的液面高度傳感器。本發(fā)明通過設(shè)置的多鏡頭解決采集圖像的遮擋現(xiàn)象，設(shè)置多個(gè)圓形或其他基準(zhǔn)用于圖像的拼合，大大提高了其實(shí)用性和采集效率。本發(fā)明能方便地獲取產(chǎn)品完整或某個(gè)高度的幾何輪廓信息，采集方法操作簡(jiǎn)單方便，效率高，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)G01B13/16GK101576377SQ20091004000
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者周金瑞, 宋財(cái)福, 鵬 張, 程永奇, 金 肖 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)