CN108303041A - 一种三维测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种三维测量装置及方法，包括三维扫描模块(1)、十字滑台模块(2)、物体旋转模块(3)、PC机(4)、物体平移模块(5)、显示器(6)、控制模块(7)和固定底座(8)。所述三维扫描模块(1)与十字滑台模块(2)的Y轴连接，所述十字滑台模块(2)与固定底座(8)连接，所述物体旋转模块(3)与物体平移模块(5)连接，所述物体平移模块(5)与固定底座(8)连接，所述PC机(4)与显示器(6)连接，所述PC机(4)与控制模块(7)通过网络接口或串口连接，所述PC机(4)和控制模块(7)固定在固定底座(8)上。本发明通过面结构光和多轴旋转平移控制***结合实现物体三维数据的测量。
Description
技术领域
本发明属于三维测量技术领域，特别涉及一种三维测量装置及方法。
背景技术
三维测量在工业自动检测、产品质量控制、逆向设计、生物医学、虚拟现实、文物复制、人体测量等众多领域具有广泛应用。随着计算机技术、数字图像获取设备和光学器件的发展，光学三维测量技术已经进入商业应用的成熟阶段，同时新的光学三维测量方法不断涌现。
光学三维测量是通过运用光学和电子仪器非接触地获取被测物体三维数据的方法和技术。目前，光学测量方法主要有基于线结构光的方法和基于面结构光的方法，线结构光三维测量基于光学三角法原理，由线激光器向被测物体表面投射线结构光条，通过相机拍摄经被测物体表面调制而发生变形的结构光图像，然后从携带有被测物体表面三维形貌信息的图像中计算出被测物体的三维数据，这种逐线扫描方式的缺点是速度慢。面结构光三维测量***由一个数字光栅投影仪装置和一个(或多个)工业相机组成，测量时使用数字光栅投影装置向被测物体投射一组经编码的光栅图像，并使用工业相机同时拍摄经被测物体表面调制而变形的光栅图像，该方法一次能获取物体一个表面的三维数据，且扫描速度快，精度和分辨率高，已经成为三维测量的主要技术手段。
目前，现有的基于面结构光的三维测量装置及方法存在以下问题：
(1)测量完整物体三维数据的方法复杂：面结构光只能一次测量一个面的三维数据，如果需要测量物体完整的三维数据，需要对物体在不同角度下进行测量，然后对不同角度三维数据进行配准，现有的技术手段是在被测物体表面粘贴标志点，然后采用标志点自动拼接技术完成配准，而标志点的粘贴不仅费时，而且标志点的粘贴位置不理想可导致配准失败，并且由于粘贴标志点的地方会造成三维数据的缺失，增加了数据后处理的成本。
(2)无法适应不同距离下物体的三维测量：现有的三维测量装置在测量时，光组与被测物体距离相对固定，这样测量得到的物体三维数据空间分辨率相对固定，无法根据被测物体的大小测量得到不同空间分辨率的三维数据。
发明内容
本发明为了解决现有三维测量装置及方法的不足，本发明提供了一种能自动、快速测量完整、高精度和高分辨率三维数据的装置和方法，通过面结构光和多轴旋转平移控制***结合实现物体三维数据的测量。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种三维测量装置，包括三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3、PC机4、物体平移模块5、显示器6、控制模块7和固定底座8；所述三维扫描模块1与十字滑台模块2的Y轴连接，所述十字滑台模块2与固定底座8连接，所述物体旋转模块3与物体平移模块5连接，所述物体平移模块5与固定底座8连接，所述PC机4与显示器6连接，所述PC机4与控制模块7通过网络接口或串口连接，所述PC机4和控制模块7固定在固定底座8上。
进一步地，所述三维扫描模块1包括DLP投影仪11、2个工业相机12、第一固定底座13、限位挡板14、蜗轮蜗杆传动机构15、Z轴电机16、限位开关17、限位开关固定座18和连接板19；所述DLP投影仪11和2个工业相机12均与第一固定底座13连接，所述DLP投影仪11位于中心，2个工业相机12分别位于左右两侧，且与DLP投影仪11形成夹角；所述限位挡板14与第一固定底座13连接；所述第一固定底座13与蜗轮蜗杆传动机构15连接，所述蜗轮蜗杆传动机构15与Z轴电机16连接，所述蜗轮蜗杆传动机构15与连接板19连接；所述限位开关17通过限位开关固定座18固定在连接板19上；所述连接板19与十字滑台模块2的Y轴连接。
进一步地，所述十字滑台模块2包括Y轴滑台21、X轴滑台22、固定支架23和X轴连接板24；所述固定支架23用于连接Y轴滑台21和X轴滑台22，所述X轴连接板24用于将十字滑台模块2与固定底座8连接。
进一步地，所述Y轴滑台21包括Y轴电机211、Y轴滑道212、Y轴滑块213、Y轴限位挡板214和Y轴限位开关215；所述Y轴电机211的输出轴与Y轴滑道212内的丝杆轴连接；所述Y轴滑道212与Y轴滑块213连接；所述Y轴限位挡板214与Y轴滑块213连接；所述Y轴限位开关215与Y轴滑块213连接。
进一步地，所述X轴滑台22包括X轴电机221、X轴滑道222、X轴滑块223、X轴限位挡板224和X轴限位开关225；所述X轴电机221的输出轴与X轴滑道222内的丝杆轴连接；所述X轴滑道222与X轴滑块223连接；所述X轴限位挡板224与X轴滑块223连接；所述X轴限位开关225与X轴滑块223连接。
进一步地，所述物体旋转模块3包括被测物体31、物体夹具32、电磁铁33、保护罩34、U轴固定底座35、支架36、U轴电机37、U轴蜗轮蜗杆传动机构38、U轴限位挡板39、U轴限位开关40、U轴限位开关固定座41和U轴连接板42；所述物体夹具32一端用于夹紧被测物体31，另一端与电磁铁33接触，通过电磁铁33的吸合力固定物体夹具32；所述保护罩34罩在电磁铁33外；所述电磁铁33与U轴固定底座35连接；所述U轴固定底座35与支架36连接；所述支架36与U轴蜗轮蜗杆传动机构38连接；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构38与U轴电机37连接；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构38与U轴连接板42连接；所述U轴限位挡板39与支架36连接；所述U轴限位开关40通过U轴限位开关固定座41固定在U轴连接板42上。
本发明还提出一种三维测量装置，包括三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3、PC机4、物体平移模块5、显示器6、控制模块7和固定底座8；
所述三维扫描模块1用于在不同俯仰角度下测量被测物体31单面片的光栅图像；
所述十字滑台模块2用于调整三维扫描模块1和被测物体31中心的距离，使三维扫描模块1在不同距离下测量物体的三维信息；
所述物体旋转模块3用于调整被测物体31旋转的角度，使三维扫描模块1可以测量物体在不同旋转角度下的光栅图像；
所述PC机4用于通过控制模块7使三维扫描模块1运行至最佳位置，并通过对其采集的图像进行运算获得被测物体31完整的三维数据；
所述物体平移模块5用于调整被测物体31的平移距离，使三维扫描模块31可以测量物体在不同平移距离下的光栅图像；
所述显示器6用于显示采集界面；
所述控制模块7用于控制三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3和物体平移模块5进行平移或旋转运动；
所述固定底座8用于固定十字滑台模块2和物体平移模块5，使其可以稳定运行。
本发明还提出一种三维测量方法，包括以下步骤：
步骤一、三维测量装置的标定：
三维扫描模块1在不同位置，通过2个所述工业相机12拍摄不同角度下的标定板图像，通过标定算法实现测量装置的标定；
步骤二、被测物体31的装夹：
物体夹具32一端***被测物体31内，夹紧被测物体31，另一端放在物体旋转模块3上的电磁铁33上，通过电磁铁33的吸合力使被测物体31与物体旋转模块3连接；
步骤三、三维扫描模块1旋转角度N°，平移至被测物体31中心距离R：
控制模块7驱动三维扫描模块1旋转角度N°，同时驱动十字滑台模块2使三维扫描模块1平移至被测物体31中心距离R；
步骤四、被测物体31旋转角度β,平移距离L：
控制模块7驱动物体旋转模块3带动被测物体31旋转角度β，同时驱动物体平移模块5带动被测物体31平移距离L；
步骤五、被测物体31当前位置的三维数据测量：
PC机4通过USB接口获取工业相机12采集的光栅图像，计算并得到被测物体31在当前位置的三维数据；
步骤六、三维数据配准：
用步骤一得到的标定参数，对当前位置的三维数据进行旋转平移变换，实现当前位置的三维数据的配准；
重复步骤三至步骤六C次，得到完整的被测物体31的三维数据。
本发明所述的三维测量装置及方法，所带来的有益效果有：
(1)数据完整：通过面结构光和多轴旋转平移控制***结合，可测量得到完整的三维数据。
(2)测量速度快：可以在1分钟内测量得到物体完整三维数据，大大降低了数据测量的时间。
(3)精度和分辨率高：测量精度不低于0.05mm，分辨率不低于0.3mm。
(4)操作简单：无需粘贴标志点，整个扫描过程无需人工干预。
附图说明
图1为本发明三维测量装置结构示意图；
图2为三维扫描模块结构示意图；
图3为十字滑台模块结构示意图；
图4为物体旋转模块结构示意图；
图5为***电路连接示意图；
图6为***标定侧视图；
图7为标定板正向旋转俯视图；
图8为标定板反向旋转俯视图；
图9为***扫描侧视图；
图10为被测物体正向旋转俯视图；
图11为被测物体反向旋转俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-图5，本发明提出一种三维测量装置，包括三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3、PC机4、物体平移模块5、显示器6、控制模块7和固定底座8；所述三维扫描模块1与十字滑台模块2的Y轴连接，所述十字滑台模块2与固定底座8连接，所述物体旋转模块3与物体平移模块5连接，所述物体平移模块5与固定底座8连接，所述PC机4与显示器6连接，所述PC机4与控制模块7通过网络接口或串口连接，所述PC机4和控制模块7固定在固定底座8上。
所述三维扫描模块1包括DLP投影仪11、2个工业相机12、第一固定底座13、限位挡板14、蜗轮蜗杆传动机构15、Z轴电机16、限位开关17、限位开关固定座18和连接板19；所述DLP投影仪11和2个工业相机12均与第一固定底座13连接，所述DLP投影仪11位于中心，2个工业相机12分别位于左右两侧，且与DLP投影仪11形成夹角，工业相机12同步采集DLP投影仪11投射到被测物体表面发生变形的光栅图像，用于被测物体三维信息的测量；所述限位挡板14与第一固定底座13连接，用于限位开关17检测扫描光组旋转的极限位置和原点位置；所述第一固定底座13与蜗轮蜗杆传动机构15连接，使蜗轮蜗杆传动机构15在Z轴电机16的驱动下带动扫描光组绕Z轴旋转，所述蜗轮蜗杆传动机构15与Z轴电机16连接，所述蜗轮蜗杆传动机构15与连接板19连接；所述限位开关17通过限位开关固定座18固定在连接板19上；所述连接板19与十字滑台模块2的Y轴连接，使十字滑台模块2可以带动三维扫描模块1在X轴和Y轴构成的平面内平移运动。
所述十字滑台模块2包括Y轴滑台21、X轴滑台22、固定支架23和X轴连接板24；所述固定支架23用于连接Y轴滑台21和X轴滑台22，所述X轴连接板24用于将十字滑台模块2与固定底座8连接。
所述Y轴滑台21包括Y轴电机211、Y轴滑道212、Y轴滑块213、Y轴限位挡板214和Y轴限位开关215；所述Y轴电机211的输出轴与Y轴滑道212内的丝杆轴连接，用于带动丝杆旋转，同时带动Y轴滑块213进行Y轴的直线运动；所述Y轴滑道212与Y轴滑块213连接；所述Y轴限位挡板214与Y轴滑块213连接，用于检测Y轴滑块213的极限位置和原点位置；所述Y轴限位开关215与Y轴滑块213连接。
所述X轴滑台22包括X轴电机221、X轴滑道222、X轴滑块223、X轴限位挡板224和X轴限位开关225；所述X轴电机221的输出轴与X轴滑道222内的丝杆轴连接，用于带动丝杆旋转，同时带动X轴滑块223进行X轴的直线运动；所述X轴滑道222与X轴滑块223连接；所述X轴限位挡板224与X轴滑块223连接，用于检测X轴滑块223的极限位置和原点位置；所述X轴限位开关225与X轴滑块223连接。
所述物体旋转模块3包括被测物体31、物体夹具32、电磁铁33、保护罩34、U轴固定底座35、支架36、U轴电机37、U轴蜗轮蜗杆传动机构38、U轴限位挡板39、U轴限位开关40、U轴限位开关固定座41和U轴连接板42；所述物体夹具32一端用于夹紧被测物体31，另一端与电磁铁33接触，通过电磁铁33的吸合力固定物体夹具32；所述保护罩34罩在电磁铁33外；所述电磁铁33与U轴固定底座35连接；所述U轴固定底座35与支架36连接；所述支架36与U轴蜗轮蜗杆传动机构38连接，使U轴蜗轮蜗杆传动机构38在U轴电机37的驱动下带动被测物体31绕U轴旋转；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构38与U轴电机37连接；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构38与U轴连接板42连接；所述U轴限位挡板39与支架36连接；所述U轴限位开关40通过U轴限位开关固定座41固定在U轴连接板42上。
所述物体平移模块5包括V轴电机51、V轴滑道52、V轴滑块53、V轴限位挡板54、V轴限位开关55和V轴连接板56；所述V轴电机51的输出轴与V轴滑道52内的丝杆轴连接，用于带动丝杆旋转，同时带动V轴滑块53进行V轴的直线运动；V轴限位挡板54与V轴滑块53连接，用于检测V轴滑块53的极限位置和原点位置，所述V轴限位开关55与V轴滑块53连接，所述V轴连接板56用于将所述物体平移模块5与固定底座8连接。
图5为***电路连接示意图，所述PC机4与DLP投影仪11通过USB接口连接，用于控制DLP投影仪11向被测物体投射光栅图像，DLP投影仪11通过触发线与工业相机12连接，用于同步触发相机拍摄带有光栅的被测物体图像，PC机4与工业相机12通过USB接口连接，用于将工业相机12采集的带光栅的被测物体图像传输至PC机4，PC机4与显示器6连接，用于显示采集界面，PC机4与控制模块7通过网络接口或串口连接，用于向控制模块发送控制各轴电机旋转的指令，控制模块7与X轴电机221、Y轴电机211、Z轴电机16、U轴电机37和V轴电机51连接，用于控制各轴电机旋转。
本发明还提出一种三维测量装置，包括三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3、PC机4、物体平移模块5、显示器6、控制模块7和固定底座8；
所述三维扫描模块1用于在不同俯仰角度下测量被测物体31单面片的光栅图像；
所述十字滑台模块2用于调整三维扫描模块1和被测物体31中心的距离，使三维扫描模块1在不同距离下测量物体的三维信息；
所述物体旋转模块3用于调整被测物体31旋转的角度，使三维扫描模块1可以测量物体在不同旋转角度下的光栅图像；
所述PC机4用于通过控制模块7使三维扫描模块1运行至最佳位置，并通过对其采集的图像进行运算获得被测物体31完整的三维数据；
所述物体平移模块5用于调整被测物体31的平移距离，使三维扫描模块31可以测量物体在不同平移距离下的光栅图像；
所述显示器6用于显示采集界面；
所述控制模块7用于控制三维扫描模块1、十字滑台模块2、物体旋转模块3和物体平移模块5进行平移或旋转运动；
所述固定底座8用于固定十字滑台模块2和物体平移模块5，使其可以稳定运行。
结合图1、图6至图11，本发明还提出一种三维测量方法，包括以下步骤：
步骤一、三维测量装置的标定：
三维扫描模块1在不同位置，通过2个所述工业相机12拍摄不同角度下的标定板图像，通过标定算法实现测量装置的标定；
步骤二、被测物体31的装夹：
物体夹具32一端***被测物体31内，夹紧被测物体31，另一端放在物体旋转模块3上的电磁铁33上，通过电磁铁33的吸合力使被测物体31与物体旋转模块3连接；
步骤三、三维扫描模块1旋转角度N°，平移至被测物体31中心距离R：
控制模块7驱动三维扫描模块1旋转角度N°，同时驱动十字滑台模块2使三维扫描模块1平移至被测物体31中心距离R；
步骤四、被测物体31旋转角度β,平移距离L：
控制模块7驱动物体旋转模块3带动被测物体31旋转角度β，同时驱动物体平移模块5带动被测物体31平移距离L；
步骤五、被测物体31当前位置的三维数据测量：
PC机4通过USB接口获取工业相机12采集的光栅图像，计算并得到被测物体31在当前位置的三维数据；
步骤六、三维数据配准：
用步骤一得到的标定参数，对当前位置的三维数据进行旋转平移变换，实现当前位置的三维数据的配准；
重复步骤三至步骤六C次，得到完整的被测物体31的三维数据。
下面结合图6对步骤一中的三维测量装置的标定进行进一步说明，整个标定过程需要采集标定板43在不同位置的N(N＞1)张图片，如图6所示，在采集标定板43图片时，控制模块7驱动三维扫描模块1沿X轴和Y轴方向平移、沿Z轴旋转，使得三维扫描模块1移动到距离标定板43中心O的半径为R的任意位置，并且三维扫描模块1的扫描光组的中心指向标定板43中心O，同时控制模块7驱动物体旋转模块3和物体平移模块5沿U轴旋转和V轴平移，使三维扫描模块1可以采集标定板43在不同角度下的标定图像，进行装置的标定。
下面结合图6至图8对步骤一中的三维测量装置的标定进行进一步说明，作为优选实施方式，标定时采集标定板43在不同位置的8张图片，不同位置分别为半径为R1的A1，A2，A3，A4处以及半径为R2的B1，B2，B3，B4处，其中三维扫描模块1位置为半径为R1的A1,A2,A3,A4处，三维扫描模块1的每个位置，标定板43正向旋转α1度，反向旋转α2度，对采集得到的8张图片进行标定计算并得到工业相机12的内参数矩阵I、外参矩阵E和旋转矩阵matRi(i＝1,…8)、平移矩阵matTi(i＝1,…8)和,用于后续的三维点的计算和配准。
下面结合图9对步骤三至步骤五的被测物体三维数据测量进行进一步说明，整个测量过程需要采集被测物体31在不同位置的N(N＞1)组三维数据，如图9所示，在采集被测物体31的三维数据时，控制模块7驱动三维扫描模块1沿X轴和Y轴方向平移、沿Z轴旋转，使得三维扫描模块1移动到距被测物体中心O的半径为R的任意位置，并且三维扫描模块1的扫描光组的中心指向被测物体31中心O，同时控制模块7驱动物体旋转模块3和物体平移模块5沿U轴旋转和V轴平移，使三维扫描模块1可以采集标被测物体31在不同角度下的三维数据。
下面结合图9至图11对步骤三至步骤五的被测物体三维数据测量进行进一步说明，作为优选实施方式，采集被测物体31在不同位置的8组三维数据，不同位置分别为半径为R1的A1，A2，A3，A4处以及半径为R2的B1，B2，B3，B4处，其中三维扫描模块1位置为半径为R1的A1,A2,A3,A4处，三维扫描模块1的每个位置，被测物体31正向旋转β1度，反向旋转β2度，对每个位置通过工业相机12采集DLP投影仪11投射到被测物体31上的幅光栅图像，并通过标定得到工业相机12的内参数矩阵I和外参数矩阵E计算得到当前位置的三维数据datai(i＝1,…8)。
下面对步骤六三维数据配准进行进一步说明，对得到的三维数据datai(i＝1,…8)，根据标定得到旋转矩阵matRi(i＝1,…8)、平移矩阵matTi(i＝1,…8)对其进行配准进而得到完整的被测物体31的单位数据data。
以上对本发明所提供的一种三维测量装置及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种三维测量装置，其特征在于：包括三维扫描模块(1)、十字滑台模块(2)、物体旋转模块(3)、PC机(4)、物体平移模块(5)、显示器(6)、控制模块(7)和固定底座(8)；所述三维扫描模块(1)与十字滑台模块(2)的Y轴连接，所述十字滑台模块(2)与固定底座(8)连接，所述物体旋转模块(3)与物体平移模块(5)连接，所述物体平移模块(5)与固定底座(8)连接，所述PC机(4)与显示器(6)连接，所述PC机(4)与控制模块(7)通过网络接口或串口连接，所述PC机(4)和控制模块(7)固定在固定底座(8)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述三维扫描模块(1)包括DLP投影仪(11)、2个工业相机(12)、第一固定底座(13)、限位挡板(14)、蜗轮蜗杆传动机构(15)、Z轴电机(16)、限位开关(17)、限位开关固定座(18)和连接板(19)；所述DLP投影仪(11)和2个工业相机(12)均与第一固定底座(13)连接，所述DLP投影仪(11)位于中心，2个工业相机(12)分别位于左右两侧，且与DLP投影仪(11)形成夹角；所述限位挡板(14)与第一固定底座(13)连接；所述第一固定底座(13)与蜗轮蜗杆传动机构(15)连接，所述蜗轮蜗杆传动机构(15)与Z轴电机(16)连接，所述蜗轮蜗杆传动机构(15)与连接板(19)连接；所述限位开关(17)通过限位开关固定座(18)固定在连接板(19)上；所述连接板(19)与十字滑台模块(2)的Y轴连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述十字滑台模块(2)包括Y轴滑台(21)、X轴滑台(22)、固定支架(23)和X轴连接板(24)；所述固定支架(23)用于连接Y轴滑台(21)和X轴滑台(22)，所述X轴连接板(24)用于将十字滑台模块(2)与固定底座(8)连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述Y轴滑台(21)包括Y轴电机(211)、Y轴滑道(212)、Y轴滑块(213)、Y轴限位挡板(214)和Y轴限位开关(215)；所述Y轴电机(211)的输出轴与Y轴滑道(212)内的丝杆轴连接；所述Y轴滑道(212)与Y轴滑块(213)连接；所述Y轴限位挡板(214)与Y轴滑块(213)连接；所述Y轴限位开关(215)与Y轴滑块(213)连接。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述X轴滑台(22)包括X轴电机(221)、X轴滑道(222)、X轴滑块(223)、X轴限位挡板(224)和X轴限位开关(225)；所述X轴电机(221)的输出轴与X轴滑道(222)内的丝杆轴连接；所述X轴滑道(222)与X轴滑块(223)连接；所述X轴限位挡板(224)与X轴滑块(223)连接；所述X轴限位开关(225)与X轴滑块(223)连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述物体旋转模块(3)包括被测物体(31)、物体夹具(32)、电磁铁(33)、保护罩(34)、U轴固定底座(35)、支架(36)、U轴电机(37)、U轴蜗轮蜗杆传动机构(38)、U轴限位挡板(39)、U轴限位开关(40)、U轴限位开关固定座(41)和U轴连接板(42)；所述物体夹具(32)一端用于夹紧被测物体(31)，另一端与电磁铁(33)接触，通过电磁铁(33)的吸合力固定物体夹具(32)；所述保护罩(34)罩在电磁铁(33)外；所述电磁铁(33)与U轴固定底座(35)连接；所述U轴固定底座(35)与支架(36)连接；所述支架(36)与U轴蜗轮蜗杆传动机构(38)连接；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构(38)与U轴电机(37)连接；所述U轴蜗轮蜗杆传动机构(38)与U轴连接板(42)连接；所述U轴限位挡板(39)与支架(36)连接；所述U轴限位开关(40)通过U轴限位开关固定座(41)固定在U轴连接板(42)上。
7.一种三维测量装置，其特征在于：包括三维扫描模块(1)、十字滑台模块(2)、物体旋转模块(3)、PC机(4)、物体平移模块(5)、显示器(6)、控制模块(7)和固定底座(8)；
所述三维扫描模块(1)用于在不同俯仰角度下测量被测物体(31)单面片的光栅图像；
所述十字滑台模块(2)用于调整三维扫描模块(1)和被测物体(31)中心的距离，使三维扫描模块(1)在不同距离下测量物体的三维信息；
所述物体旋转模块(3)用于调整被测物体(31)旋转的角度，使三维扫描模块(1)可以测量物体在不同旋转角度下的光栅图像；
所述PC机(4)用于通过控制模块(7)使三维扫描模块(1)运行至最佳位置，并通过对其采集的图像进行运算获得被测物体(31)完整的三维数据；
所述物体平移模块(5)用于调整被测物体(31)的平移距离，使三维扫描模块(31)可以测量物体在不同平移距离下的光栅图像；
所述显示器(6)用于显示采集界面；
所述控制模块(7)用于控制三维扫描模块(1)、十字滑台模块(2)、物体旋转模块(3)和物体平移模块(5)进行平移或旋转运动；
所述固定底座(8)用于固定十字滑台模块(2)和物体平移模块(5)，使其可以稳定运行。
8.一种如权利要求1-7任一所述的三维测量装置的三维测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、三维测量装置的标定：
三维扫描模块(1)在不同位置，通过2个所述工业相机(12)拍摄不同角度下的标定板图像，通过标定算法实现测量装置的标定；
步骤二、被测物体(31)的装夹：
物体夹具(32)一端***被测物体(31)内，夹紧被测物体(31)，另一端放在物体旋转模块(3)上的电磁铁(33)上，通过电磁铁(33)的吸合力使被测物体(31)与物体旋转模块(3)连接；
步骤三、三维扫描模块(1)旋转角度No，平移至被测物体(31)中心距离R：
控制模块(7)驱动三维扫描模块(1)旋转角度No，同时驱动十字滑台模块(2)使三维扫描模块(1)平移至被测物体(31)中心距离R；
步骤四、被测物体(31)旋转角度β,平移距离L：
控制模块(7)驱动物体旋转模块(3)带动被测物体(31)旋转角度β，同时驱动物体平移模块(5)带动被测物体(31)平移距离L；
步骤五、被测物体(31)当前位置的三维数据测量：
PC机(4)通过USB接口获取工业相机(12)采集的光栅图像，计算并得到被测物体(31)在当前位置的三维数据；
步骤六、三维数据配准：
用步骤一得到的标定参数，对当前位置的三维数据进行旋转平移变换，实现当前位置的三维数据的配准；
重复步骤三至步骤六C次，得到完整的被测物体(31)的三维数据。
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| CN201810310517.9A CN108303041A (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 一种三维测量装置及方法 |
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