利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法.pdf

本发明是一种利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法。本发明的多视图采集装置包括有基座、安装在基座上方的容器，基座内放置有用于储存液体的储液箱，储液箱内安装有水泵，水泵通过管路与基座上方的容器相连，容器的底平面放置有要扫描的物体及安装有若干标定柱，基座的上方固定连接有立柱，立柱上安装有控制装置及运动驱动机构，运动驱动机构包括有步进电机、滚珠丝杆、螺母，电机固定在立柱上，滚珠丝杆与电机的输出轴连接，螺母与滚珠丝杆组成螺旋传动副，螺母上固定连接有纵横梁，纵横梁上连接有用于安装图像采集装置的安装架，纵横梁上安装有保证每次采集液面高度保持不变的液面高度传感器。本发明通过设置的多镜头解决采集图像的遮挡现象，设置多个圆形或其他基准用于图像的拼合，大大提高了其实用性和采集效率。本发明能方便地获取产品完整或某个高度的几何轮廓信息，采集方法操作简单方便，效率高，应用范围广。

1、  一种利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于包括有基座(1)、安装在基座(1)上方的容器(7)，基座(1)内放置有用于储存液体的储液箱(3)，储液箱(3)内安装有水泵(2)，水泵(2)通过管路与基座(1)上方的容器(7)相连，容器(7)的底平面放置有要扫描的物体(6)及安装有若干标定柱(4)，基座(1)的上方固定连接有立柱(15)，立柱(15)上安装有控制装置(10)及运动驱动机构，运动驱动机构包括有步进电机(14)、滚珠丝杆(12)、螺母(11)，电机(14)固定在立柱(15)上，滚珠丝杆(12)与电机(14)的输出轴连接，螺母(11)与滚珠丝杆(12)组成螺旋传动副，螺母(11)上固定连接有纵横梁(13)，纵横梁(13)上连接有用于安装图像采集装置(8)的安装架(16)，纵横梁(13)上安装有保证每次采集液面高度保持不变的液面高度传感器(9)，电机(14)、液面高度传感器(9)、水泵(2)、图像采集装置(8)与控制装置(10)电连接。

2、  根据权利要求1所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述螺母(11)上固定连接有与立柱(15)垂直的纵横梁(13)，纵横梁(13)上连接有用于安装图像采集装置(8)的安装架(16)为与纵横梁(13)互相垂直安装的横梁，或与纵横梁(13)成锐角或成钝角安装的支架，或与纵横梁(13)固定连接的安装盘。

3、  根据权利要求1所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述图像采集装置(8)为摄像头，控制装置(10)包括有信号处理电路及计算机。

4、  根据权利要求1所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述电机(14)为步进电机。

5、  根据权利要求1所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述安装架(16)为与纵横梁(13)垂直安装的两根横梁，每根横梁上安装有2个相同的图像采集装置(8)，或安装架(16)为与纵横梁(13)成锐角或成钝角安装的两根支架，每根支架上安装有2个相同的图像采集装置(8)，或安装架(16)为与纵横梁(13)固定连接的安装圆盘，安装圆盘上安装有4个相同的图像采集装置(8)。

6、  根据权利要求1至5任一项所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述安装架(16)通过能调整其在纵横梁(13)上的位置的调节结构与纵横粱(13)连接。

7、  根据权利要求6所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述图像采集装置(8)通过能调整其在安装架(16)上的位置的调节结构与安装架(16)连接。

8、  根据权利要求7所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述容器(7)的底平面放置有要扫描的物体(6)及安装有3～6根标定柱(4)。

9、  根据权利要求8所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置，其特征在于上述安装架(16)上安装的每个图像采集装置(8)保证至少能测试到三根标定柱(4)，标定柱(4)的截面形状为圆形或规则曲边形或规则多边形。

10、  根据权利要求1所述的利用液面获取产品形状的多视图采集装置的采集方法，其特征在于包括如下步骤：
1)启动电机(14)，电机(14)驱动滚珠丝杆(12)旋转，螺母(11)沿滚珠丝杆(12)移动，螺母(11)带动纵横梁(13)及安装在纵横梁(13)上的安装架(16)运动；
2)调整安装在安装架(16)上的图像采集装置(8)的安装位置，确保每个图像采集装置(8)至少能测试到三个标定柱(4)；安装架(16)上安装的图像采集装置(8)采用多镜头高度位置等高，间隔调整，同时采集，或采用一个镜头移动到同样高度多个位置分别采集；
3)采集的多副图像输入到控制装置(10)；通过边缘提取、数据矢量化，转换为边缘数字点，根据预先标定的数据结果，进行采集数据的校正；并根据已经确定的基准的位置，删减各自图像中被遮挡区域无用的数据，再进行数据的拼合；
4)将已进行拼合的数据输入计算机进行产品模型的构建。

利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法
技术领域
本发明是一种利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法，属于利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法的创新技术。
背景技术
目前涉及逆向工程的一种利用液体获取产品几何形状产品的方法中，是将低透光度液体注入放置有待测产品的容器中，改变容器内液面的高度，用光学测量装置逐层获取待测产品各个或某个高度的几何轮廓线的信息，目前公知的技术是采取单一镜头，由于光学镜头和产品形状的特点，即使对产品外表面，也或多或少的存在遮挡现象，以至采集的数据不完整，需要多次装夹产品，操作麻烦，效率低，限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能方便地获取产品完整或某个高度的几何轮廓信息的利用液面获取产品形状的多视图采集装置。
本发明的另一目的在于提供一种操作简单方便，效率高，应用范围广的利用液面获取产品形状的多视图采集装置的采集方法。
本发明的技术方案是：本发明利用液面获取产品形状的多视图采集装置，包括有基座、安装在基座上方的容器，基座内放置有用于储存液体的储液箱，储液箱内安装有水泵，水泵通过管路与基座上方的容器相连，容器的底平面放置有要扫描的物体及安装有若干标定柱，基座的上方固定连接有立柱，立柱上安装有控制装置及运动驱动机构，运动驱动机构包括有步进电机、滚珠丝杆、螺母，电机固定在立柱上，滚珠丝杆与电机的输出轴连接，螺母与滚珠丝杆组成螺旋传动副，螺母上固定连接有纵横梁，纵横梁上连接有用于安装图像采集装置的安装架，纵横梁上安装有保证每次采集液面高度保持不变的液面高度传感器，电机、液面高度传感器、水泵、图像采集装置与控制装置电连接。
上述螺母上固定连接有与立柱垂直的纵横梁，纵横梁上连接有用于安装图像采集装置的安装架为与纵横梁互相垂直安装的横梁，或与纵横梁成锐角或成钝角安装的支架，或与纵横梁固定连接的安装盘。
上述图像采集装置为摄像头，控制装置包括有信号处理电路及计算机。
上述电机为步进电机。
上述安装架为与纵横梁垂直安装的两根横梁，每根横梁上安装有2个相同的图像采集装置，或安装架为与纵横梁成锐角或成钝角安装的两根支架，每根支架上安装有2个相同的图像采集装置，或安装架为与纵横梁固定连接的安装圆盘，安装圆盘上安装有4个相同的图像采集装置。
上述安装架通过能调整其在纵横梁上的位置的调节结构与纵横粱连接。
上述图像采集装置通过能调整其在安装架上的位置的调节结构与安装架连接。
上述容器的底平面放置有要扫描的物体及安装有3～6根标定柱。
上述安装架上安装的每个图像采集装置保证至少能测试到三根标定柱，标定柱的截面形状为圆形或规则曲边形或规则多边形。
本发明利用液面获取产品形状的多视图采集装置的采集方法，其包括如下步骤：
1)启动电机，电机驱动滚珠丝杆旋转，螺母沿滚珠丝杆移动，螺母带动纵横梁及安装在纵横梁上的安装架运动；
2)调整安装在安装架上的图像采集装置的安装位置，确保每个图像采集装置至少能测试到三个标定柱；安装架上安装的图像采集装置采用多镜头高度位置等高，间隔调整，同时采集，或采用一个镜头移动到同样高度多个位置分别采集；
3)采集的多副图像输入到控制装置；通过边缘提取、数据矢量化，转换为边缘数字点，根据预先标定的数据结果，进行采集数据的校正；并根据已经确定的基准的位置，删减各自图像中被遮挡区域无用的数据，再进行数据的拼合；
4)将已进行拼合的数据输入计算机进行产品模型的构建。
本发明由于采用多个镜头分别根据实物遮挡情况位置进行安装，多个镜头高度位置等高，间隔可以调整，同时采集，或采用一个镜头移动到同样高度在多个位置分别采集的多视图采集方法，并在采集的液面上设置有多个圆形或其他形状的基准用于图像数据拼合。在采集过程中，在需要采集的高度，多镜头同时或单独采集。采集的多幅图像通过边缘提取、数据矢量化，转换为边缘数字点。根据预先标定的数据结果，进行采集数据的校正。根据已经确定的基准的位置，删减各自图像中被遮挡区域无用的数据，再进行数据的拼合，最后输入计算机辅助设计软件进行产品模型的构建。本发明通过设置的多镜头解决采集图像的遮挡现象，设置多个圆形或其他基准用于图像的拼合，解决了已有利用液体获取产品几何形状产品的方法中的难点，大大提高了其实用性和采集效率。本发明的多视图采集装置能方便地获取产品完整或某个高度的几何轮廓信息，本发明的采集方法操作简单方便，效率高，应用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例1中标定柱、纵横梁、安装架、图像采集装置及液面高度传感器的安装关系图；
图3为本发明实施例2中标定柱、纵横梁、安装架、图像采集装置及液面高度传感器的安装关系图；
图4为本发明实施例3中标定柱、纵横梁、安装架、图像采集装置及液面高度传感器的安装关系图。
具体实施方式
实施例1：
本发明的结构示意图如图1、2所示，本发明利用液面获取产品形状的多视图采集装置，包括有基座1、安装在基座1上方的容器7，基座1内放置有用于储存液体的储液箱3，储液箱3内安装有水泵2，水泵2通过管路与基座1上方的容器7相连，容器7的底平面放置有要扫描的物体6及安装有若干标定柱4，基座1的上方固定连接有立柱15，立柱15上安装有控制装置10及运动驱动机构，运动驱动机构包括有步进电机14、滚珠丝杆12、螺母11，电机14固定在立柱15上，滚珠丝杆12与电机14的输出轴连接，螺母11与滚珠丝杆12组成螺旋传动副，螺母11上固定连接有纵横梁13，纵横梁13上连接有用于安装图像采集装置8的安装架16，纵横梁13上安装有保证每次采集液面高度保持不变的液面高度传感器9，电机14、液面高度传感器9、水泵2、图像采集装置8与控制装置10电连接。
本实施例中，上述螺母11上固定连接有与立柱15垂直的纵横梁13，纵横梁13上连接有用于安装图像采集装置8的安装架16为与纵横梁13互相垂直安装的横梁。上述图像采集装置8通过能调整其在横梁上的位置的调节结构与安装架16连接，该位置调节结构为做出在横梁上的滑槽，图像采集装置8在滑槽上移动即可调节其安装位置，安装位置确定后用连接件固定即可。
本实施例中，上述图像采集装置8为摄像头，控制装置10包括有信号处理电路及计算机。上述电机14为步进电机。
上述安装架16为与纵横梁13垂直安装的两根横梁，每根横梁上安装有2个相同的图像采集装置8，上述安装架16通过能调整其在纵横梁13上的位置的调节结构与纵横粱13连接。
上述容器7的底平面放置有要扫描的物体6及安装有3～6根标定柱4。
上述安装架16上安装的每个图像采集装置8保证至少能测试到三根标定柱4，标定柱4的截面形状为圆形或规则曲边形或规则多边形。
本发明利用液面获取产品形状的多视图采集装置的采集方法，其包括如下步骤：
1)启动电机14，电机14驱动滚珠丝杆12旋转，螺母11沿滚珠丝杆12移动，螺母11带动纵横梁13及安装在纵横梁13上的安装架16运动；
2)调整安装在安装架16上的图像采集装置8的安装位置，确保每个图像采集装置8至少能测试到三个标定柱4；安装架16上安装的图像采集装置8采用多镜头高度位置等高，间隔调整，同时采集，或采用一个镜头移动到同样高度多个位置分别采集；
3)采集的多副图像输入到控制装置10；通过边缘提取、数据矢量化，转换为边缘数字点，根据预先标定的数据结果，进行采集数据的校正；并根据已经确定的基准的位置，删减各自图像中被遮挡区域无用的数据，再进行数据的拼合；
4)将已进行拼合的数据输入计算机进行产品模型的构建。
实施例2：
本发明的结构示意图如图1、3所示，本发明实施例与实施例1的不同之处在于安装架16为与纵横梁13成锐角或成钝角安装的两根支架，每根支架上安装有2个相同的图像采集装置8。图像采集装置8通过能调整其在支架上的位置的调节结构与安装架16连接，该位置调节结构为做出在支架上的滑槽，图像采集装置8在滑槽上移动即可调节其安装位置，安装位置确定后用连接件固定即可。
实施例3：
本发明的结构示意图如图1、4所示，本发明实施例与实施例1的不同之处在于安装架16为与纵横梁13固定连接的安装圆盘。安装圆盘上安装有4个相同的图像采集装置8。上述图像采集装置8通过能调整其在安装圆盘上的位置的调节结构与安装架16连接，该位置调节结构为做出在圆盘上的滑槽，图像采集装置8在滑槽上移动即可调节其安装位置，安装位置确定后用连接件固定即可。