CN109556516B - 一种多相机多投影仪的结构光实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相机多投影仪的结构光实验平台，包括实验平台、相机调整架、投影仪调整架、旋转平台；实验平台的上端板上在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔；相机调整架和投影调整架通过螺栓安装在攻丝螺纹孔中，相机调整架和投影调整架在上端板上的位置可调；旋转平台的顶部平台可360度旋转。本发明可用于单相机‑单投影的三维重构，也可以用于多个相机多个投影的三维重构，同时可以研究不同相机‑投影仪在不同位置处的重构效果，进行对比试验，其中的相机调整架、投影仪调整架和旋转平台均配有伺服电机，可以通过程序精确的控制运行速度、旋转角度等重要参数。

Description

一种多相机多投影仪的结构光实验平台

技术领域

本发明涉及三维重建实验平台技术领域，具体涉及一种多相机多投影仪的结构光实验平台。

背景技术

随着人们对于成像要求的不断提高，传统的二维成像技术已经不能满足需求，现在，越来越多基于三维图像的技术不断涌现，丰富了人们的生活，也促进了科技的发展。为了获取真实的三维图像，我们通常要对场景或者物体进行深度感知，结构光技术是一种被广为使用的深度感知技术。基于结构光的三维成像，实际上是三维参数的测量与重现，需要主动去投射结构光到被测物体上，通过结构光的变形(或者飞行时间等)来确定被测物的尺寸参数，因此又叫做主动三维测量。当前，对于单相机单投影仪的结构光已经有许多应用，但是对于多相机多投影仪的应用尚少，大多数仍然处于研究阶段，而市场上针对多相机多投影仪的相关实验平台较少，当前市场上有的结构光实验平台主要是三脚架支撑方式，一些公司针对自己的产品研发了小型的特种实验平台，而针对通用性、大型多相机多投影的结构光实验平台尚未看到。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够同时架设多台套的相机与投影仪，同时，针对架设的相机和投影仪，可以实现多个自由度的调整，充分满足现场的实验要求的结构光实验平台。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：包括实验平台、相机调整架、投影仪调整架、旋转平台；

所述实验平台包括底板和上端板，所述上端板中间设有安装旋转平台的安装孔，底板和上端板通过支撑架固定连接，所述上端板上在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔；

所述相机调整架和投影调整架通过螺栓安装在所述攻丝螺纹孔中，且所述相机调整架和投影调整架在上端板上的位置可调；

所述旋转平台包括顶部平台、顶部固定法兰、旋转轴和电机减速器总成，其中顶部平台与顶部固定法兰固定相连，所述旋转轴穿过上端板上的安装孔与顶部固定法兰通过平键相连，旋转轴下端通过平键与电机减速器总成相连。

优选的，本发明旋转平台还包括大轴承和下侧固定法兰，顶部平台与大轴承的上轴瓦相连，大轴承的下轴瓦与下册固定法兰相连，下侧固定法兰与上端板固定连接。

优选的，所述相机调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、相机安装架和可外部触发的相机，其中高度调整装置固定在圆周旋转台上端，相机安装架安装在高度调整装置前侧的滑块上，相机固定在相机安装架上；

所述投影仪调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、投影仪安装架和投影仪，其安装方式与相机调整架一样，投影仪安装架也安装在高度调整装置前侧的滑块上，投影仪固定在投影仪安装架上。

优选的，所述实验平台还包括支腿和支腿安装件、所述支腿安装件固定在底板上方的四个角位置处，支腿与支腿安装件通过螺纹连接。

优选的，所述支撑架包括固定在底板上的中间支撑架和四角支撑架，中间支撑架和四角支撑架上端安装有上端板。

优选的，所述高度调整装置包括直线模组安装架、直线模组、滑块和伺服电机，所述直线模组安装架固定安装于圆周旋转台上方，直线模组安装架和直线模组通过螺栓螺母连接在一起，直线模组上设有滑块，伺服电机驱动直线模组运动，从而带动直线模组上的滑块上下滑动。

优选的，所述上端板上的攻丝螺纹孔间距为50-100mm，直径为6-10mm。

优选的，所述大轴承为径向推力轴承。

优选的，所述支腿包括橡胶基座、支腿固定件和支腿支撑件，所述橡胶基座嵌入到支腿固定件中，支腿支撑件下端通过螺纹连接到支腿固定件中，上端连接到支腿安装件中，用螺母锁紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.相比于使用三脚架固定相机与投影仪的方法，基于本发明专利的实验平台更加稳定、可靠，且可以做到精确的三维空间调整；

2.本发明涉及的实验平台测量范围更大，应用范围更广；

3.本发明涉及的实验平台可以同时安装多套相机、多套投影仪，并能够实现多个自由度的调整，满足多个位置的三维物体重构；

4.相比于单相机-单投影仪的结构光***，本***可以进行多相机-多投影仪的结构光三维重建；

5.本发明中针对相机和投影仪的高度调整采用了伺服电机+直线模组结合的形式，该组合形式可以精确控制相机和投影仪的运动，从而使得整套实验平台除了可以完成普通的三维重构外，可以作为主动视觉完成相机和投影仪的自标定实验。

附图说明

图1为本发明实施例5整体结构示意图；

图2为本发明实施例5实验平台整体结构示意图；

图3为本发明实施例5实验平台***图；

图4为本发明实施例5相机调整架***图；

图5为本发明实施例5投影调整架***图；

图6为本发明实施例5旋转平台***图；

图7为本发明实施例5高度调整装置结构示意图；

图8为本发明实施例5支腿结构示意图；

其中，1-实验平台，1.1-支腿，1.1.1-橡胶基座,1.1.2-支腿固定件，1.1.3-支腿支撑件，1.1.4-螺母，1.2-底板，1.3-中间支撑架，1.4-支腿安装件，1.5-上端板，1.6-四角支撑架，2-相机调整架，2.1-圆周旋转台，2.2-高度调整装置，2.2.1-直线模组安装架，2.2.2-直线模组，2.2.3-滑块，2.2.4-伺服电机，2.3-相机安装架，2.4-相机，3-投影仪调整架，3.1-投影仪，3.2-投影仪安装架，4-旋转平台，4.1-顶部平台，4.2-顶部固定法兰，4.3-旋转轴，4.4-大轴承，4.5-下侧固定法兰，4.6-电机减速器总成。

具体实施方式

本发明提供一种多相机多投影仪的结构光实验平台，能够同时架设多台套的相机与投影仪，同时，针对架设的相机和投影仪，可以实现多个自由度的调整，充分满足现场的实验要求。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种多相机多投影仪的结构光实验平台，包括实验平台、相机调整架、投影仪调整架和旋转平台；

所述实验平台包括底板和上端板，所述上端板中间设有安装旋转平台的安装孔，底板和上端板通过支撑架固定连接，所述上端板上在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔；

所述相机调整架和投影调整架通过螺栓安装在所述攻丝螺纹孔中，且所述相机调整架和投影调整架在上端板上的位置可调；

所述旋转平台包括顶部平台、顶部固定法兰、旋转轴和电机减速器总成，其中顶部平台与顶部固定法兰固定相连，所述旋转轴穿过上端板上的安装孔与顶部固定法兰通过平键相连，旋转轴下端通过平键与电机减速器总成相连。

实施例1所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台，实验平台的上端板在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔，相机调整架和投影调整架通过螺栓安装在所述攻丝螺纹孔中，相机调整架和投影调整架在实验平台上的位置可根据实验需要进行调整，且上端板的中间设有旋转平台，旋转平台做旋转运动，可以实现待重构目标的360度旋转，从而使得该***在完成多个相机重构的用途外，也可以支持单相机、单投影仪的重构。

实施例2：

实施例2所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台是在实施例1的基础上进行的优化方案，实施例2所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台旋转平台还包括大轴承和下侧固定法兰，顶部平台与大轴承的上轴瓦相连，大轴承的下轴瓦与下册固定法兰相连，下侧固定法兰与上端板固定连接。

所述大轴承为外径为396mm的径向推力轴承。

实施例2所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台不仅相机调整架和投影调整架在实验平台上的位置可根据实验需要进行调整，旋转平台做旋转运动，可以实现待重构目标的360度旋转，从而使得该***在完成多个相机重构的用途外，也可以支持单相机、单投影仪的重构。同时下侧固定法兰和安装的外径为396mm的径向推力轴承——大轴承，能够承载顶部平台以及上端待重构对象，从而确保整个平台稳定运行。

实施例3：

实施例3所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台是在实施例1或实施例2的基础上进行的优化方案，实施例3所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台，其中所述相机调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、相机安装架和可外部触发的相机，其中高度调整装置固定在圆周旋转台上端，相机安装架安装在高度调整装置前侧的滑块上，相机固定在相机安装架上；

所述投影仪调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、投影仪安装架和投影仪，其安装方式与相机调整架一样，投影仪固定在投影仪安装架上。

其中，所述高度调整装置包括直线模组安装架、直线模组、滑块和伺服电机，所述直线模组安装架固定安装于圆周旋转台上方，直线模组安装架和直线模组通过螺栓螺母连接在一起，直线模组上设有滑块，伺服电机驱动直线模组运动，从而带动直线模组上的滑块上下滑动。

实施例3所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台不仅相机调整架和投影调整架在实验平台上的位置可根据实验需要进行调整，旋转平台做旋转运动，可以实现待重构目标的360度旋转，从而使得该***在完成多个相机重构的用途外，也可以支持单相机、单投影仪的重构；下侧固定法兰和安装的外径为396mm的径向推力轴承——大轴承，能够承载顶部平台以及上端待重构对象，从而确保整个平台稳定运行。同时圆周旋转台可使相机和投影仪在水平方向进行旋转，360度任意调整，高度调整装置可以使相机和投影仪上下运动，实现垂直方向高度可调，伺服电机用于精确调整直线模组的运动，从而带动滑块上下运动，最终实现相机和投影仪的上下精确运动。

实施例4：

实施例4所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台是在实施例1或实施例2的基础上进行的优化方案，实施例4所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台，实验平台还包括支腿和支腿安装件、所述支腿安装件固定在底板上方的四个角位置处，支腿与支腿安装件通过螺纹连接。所述支腿包括橡胶基座、支腿固定件和支腿支撑件，所述橡胶基座嵌入到支腿固定件中，支腿支撑件下端通过螺纹连接到支腿固定件中，上端连接到支腿安装件中，用螺母锁紧。

支撑架包括固定在底板上的中间支撑架和四角支撑架，中间支撑架和四角支撑架上端安装有上端板。

实施例4所提供的多相机多投影仪的结构光实验平台不仅同时安装多套相机、投影仪，并能够实现多个自由度的调整，满足多个位置的三维物体重构，中间的旋转平台可以实现待重构目标的360度旋转，从而使得该***在完成多个相机重构的用途外，也可以支持单相机、单投影仪的重构，高度调整装置可实现相机和投影仪的上下精确运动，同时橡胶基座嵌入到支腿固定件中，起支撑减震作用，支腿与支腿安装件通过螺纹连接，然后用螺母锁紧，可以在一定范围内调整实验平台的高度。

实施例5：

实施例5提供的多相机多投影仪的结构光实验平台，如图1所示，实施例5所提供的精准自预热节能型蓄热燃烧***包括：实验平台1、相机调整架2，投影仪调整架3和旋转平台4；

所述实验平台1包括底板1.2和上端板1.5，所述上端板1.5中间设有安装旋转平台的安装孔，底板和上端板1.5通过支撑架固定连接，所述上端板1.5上在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔；优选的，上端板1.5上的攻丝螺纹孔间距为50-100mm，直径为6-10mm。

所述相机调整架2和投影调整架3通过螺栓安装在所述攻丝螺纹孔中，且所述相机调整架2和投影调整架3在上端板1.5上的位置可调；

所述旋转平台4包括顶部平台4.1、顶部固定法兰4.2、旋转轴4.3和电机减速器总成4.6，其中顶部平台4.1与顶部固定法兰4.2固定相连，所述旋转轴4.3穿过上端板1.5上的安装孔与顶部固定法兰4.2通过平键相连，旋转轴4.3下端通过平键与电机减速器总成4.6相连。

如图4和图5所示，相机调整架2包括圆周旋转台2.1、高度调整装置2.2、相机安装架2.3和相机2.4，其中高度调整装置2.2固定在圆周旋转台2.1上端，相机安装架2.3安装在高度调整装置2.2前侧的滑块上，相机2.4固定在相机安装架2.3上；

所述投影调整架3包括圆周旋转台2.1、高度调整装置2.2、投影仪安装架3.2和投影仪3.1，其安装方式与相机调整架一样，投影仪安装架3.2也安装在高度调整装置2.2前侧的滑块上，投影仪3.1固定在投影仪安装架3.2上。

如图6所示，旋转平台4还包括大轴承4.4和下侧固定法兰4.5，顶部平台4.1与大轴承4.4的上轴瓦相连，大轴承4.4的下轴瓦与下侧固定法兰4.5相连，下侧固定法兰4.5与上端板1.5固定连接，优选的，所述大轴承4.4为外径为396mm的径向推力轴承。

如图7所示，所述高度调整装置2.2包括直线模组安装架2.2.1、直线模组2.2.2、滑块2.2.3和伺服电机2.2.4，所述直线模组安装架2.2.1固定安装于圆周旋转台2.1上方，直线模组安装架2.2.1和直线模组2.2.2通过螺栓螺母连接在一起，直线模组2.2.2上设有滑块2.2.3，伺服电机2.2.4驱动直线模组2.2.2运动，从而带动直线模组上的滑块上2.2.3下滑动。

如图2和图8所示，实验平台还包括支腿1.1和支腿安装件1.4、所述支腿安装件1.4固定在底板1.2上方的四个角位置处，支腿1.1与支腿安装件1.4通过螺纹连接。

支撑架包括固定在底板1.2上的中间支撑架1.3和四角支撑架1.6，中间支撑架1.3和四角支撑架1.6上端安装有上端板。

所述支腿1.1包括橡胶基座1.1.1、支腿固定件1.1.2和支腿支撑件1.1.3，所述橡胶基座1.1.1嵌入到支腿固定件1.1.2中，支腿支撑件1.1.3下端通过螺纹连接到支腿固定件1.1.2中，上端连接到支腿安装件1.4中，用螺母锁紧。

在进行现场实验前，先将待三维重建的物体放置到旋转平台上，然后先调整一对相机-投影仪的视野，当一对相机-投影仪调整好之后，调整另一对，直到全部的相机投影仪视野调整完毕；然后开启控制旋转平台的伺服电机，让旋转平台以一定速度进行360度旋转，然后先利用一对相机-投影仪进行三维重建，当一对相机-投影仪可以实现重建的情况下，逐步增加相机投影仪的数量，同时调整算法，从而达到多相机多投影仪的实验。

本发明实施例提供的一种多相机多投影仪的结构光实验平台至少包括如下技术效果：

本发明可以同时安装多套相机、投影仪，并能够实现多个自由度的调整，满足多个位置的三维物体重构；当相机、投影仪调整到位固定后，安装稳固，不会出现使用三脚架安装的容易移动的问题；中间的旋转平台可以实现待重构目标的360度旋转，从而使得该***在完成多个相机重构的用途外，也可以支持单相机、单投影仪的重构。同时可以研究不同相机-投影仪在不同位置处的重构效果，进行对比试验，其中的相机调整架总成、投影仪调整架总成和旋转平台均配有伺服电机，可以通过程序精确的控制运行速度、旋转角度等重要参数。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为其中的一种实施例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：包括实验平台、相机调整架、投影仪调整架、旋转平台；

所述实验平台包括底板和上端板，所述上端板中间设有安装旋转平台的安装孔，底板和上端板通过支撑架固定连接，所述上端板上在X轴方向和Y轴方向阵列均布若干攻丝螺纹孔；

所述相机调整架和投影调整架通过螺栓安装在所述攻丝螺纹孔中，且所述相机调整架和投影调整架在上端板上的位置可调；

所述旋转平台包括顶部平台、顶部固定法兰、旋转轴和电机减速器总成，其中顶部平台与顶部固定法兰固定相连，所述旋转轴穿过上端板上的安装孔与顶部固定法兰通过平键相连，旋转轴下端通过平键与电机减速器总成相连；

所述相机调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、相机安装架和可外部触发的相机，其中高度调整装置固定在圆周旋转台上端，相机安装架安装在高度调整装置前侧的滑块上，相机固定在相机安装架上；

所述投影仪调整架包括圆周旋转台、高度调整装置、投影仪安装架和投影仪，其安装方式与相机调整架一样，投影仪安装架也安装在高度调整装置前侧的滑块上，投影仪固定在投影仪安装架上。

2.根据权利要求1所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述旋转平台还包括大轴承和下侧固定法兰，顶部平台与大轴承的上轴瓦相连，大轴承的下轴瓦与下册固定法兰相连，下侧固定法兰与上端板固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述实验平台还包括支腿和支腿安装件、所述支腿安装件固定在底板上方的四个角位置处，支腿与支腿安装件通过螺纹连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述支撑架包括固定在底板上的中间支撑架和四角支撑架，中间支撑架和四角支撑架上端安装有上端板。

5.根据权利要求1所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述高度调整装置包括直线模组安装架、直线模组、滑块和伺服电机，所述直线模组安装架固定安装于圆周旋转台上方，直线模组安装架和直线模组通过螺栓螺母连接在一起，直线模组上设有滑块，伺服电机驱动直线模组运动，从而带动直线模组上的滑块上下滑动。

6.根据权利要求1或2所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述上端板上的攻丝螺纹孔间距为50-100mm，直径为6-10mm。

7.根据权利要求2所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述大轴承为径向推力轴承。

8.根据权利要求3所述的一种多相机多投影仪的结构光实验平台，其特征在于：所述支腿包括橡胶基座、支腿固定件和支腿支撑件，所述橡胶基座嵌入到支腿固定件中，支腿支撑件下端通过螺纹连接到支腿固定件中，上端连接到支腿安装件中，用螺母锁紧。

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