CN207936926U - 一种目标物体轮廓检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种目标物体轮廓检测***，该目标物体轮廓检测***包括承载平台、设置于所述承载平台上的一字线激光器及反射镜、图像采集器和旋转装置；其中，所述一字线激光器用于发射照射于所述目标物体表面的一字线激光；所述反射镜，设置于图像采集器的一侧，用于获取所述一字线激光于所述目标物体表面所形成的轮廓图像；所述图像采集器，用于通过所述反射镜采集所述轮廓图像；所述旋转装置，用于驱动所述一字线激光器旋转。

Description

一种目标物体轮廓检测***

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种目标物体轮廓检测***。

背景技术

一字线激光器配合摄像机可以实现物体的三维形貌测量，该类型的形貌测量装置不仅具有快速、精确、高分辨力、抗干扰性好等优点，而且结构简单、经济、易于实现。

在现有的扫描设备中，分为手持式和桌面型两种激光3D扫描仪。对于手持式激光3D扫描仪，需要通过定制的标记点来进行坐标系的识别，通过标记点拼接的方式进行数据识别，如CN205102796U所记载的不贴靶点的手持式激光3D扫描仪，需要两台激光发射器确定一个坐标系，并将该坐标系和相机本身的坐标系进行绑定以完成扫描工作，激光发射器的增加无疑增加了成本；对于桌面型激光3D扫描仪，如CN205138441U所记载的激光3D扫描设备，需要通过数控回转台对被测量物体进行旋转，然而制造可以承受重载和大尺寸物体的数控回转台成本昂贵，成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种成本更低的目标物体轮廓检测***。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种目标物体轮廓检测***，该目标物体轮廓检测***包括承载平台、设置于所述承载平台上的一字线激光器及反射镜、图像采集器和旋转装置；其中，所述一字线激光器用于发射照射于所述目标物体表面的一字线激光；所述反射镜，设置于图像采集器的一侧，用于获取所述一字线激光于所述目标物体表面所形成的轮廓图像；所述图像采集器，用于通过所述反射镜采集所述轮廓图像；所述旋转装置，用于驱动所述一字线激光器旋转。

其中，所述旋转装置，用于带动所述一字线激光器绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器的中心轴线平行的任一轴线旋转。

其中，所述旋转装置，还用于带动所述承载平台绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器的中心轴线平行的任一轴线旋转。

其中，所述旋转装置，还用于带动所述反射镜绕所述一字线激光器旋转的轴线旋转。

其中，所述反射镜包括分离的多个反射镜，所述分离的多个反射镜拼接形成圆环；所述圆环的中心线与所述一字线激光器旋转的轴线重合。

其中，所述反射镜为圆环状反射镜；所述圆环状反射镜的中心线与所述一字线激光器旋转的轴线重合。

其中，所述一字线激光器和所述图像采集器的重心均位于所述一字线激光器旋转的轴线上。

其中，所述反射镜的形状为球面、抛物面、锥面。

其中，该***还包括角度测量装置，所述角度测量装置用于获取所述旋转装置转动的角度。

其中，所述角度测量装置为设置于所述承载平台或者所述旋转装置上的角度传感器。

本实用新型实施例提供了一种目标物体轮廓检测***，一字线激光器和图像采集器均设置于承载平台上，其中一字线激光器和图像采集器之间的相对位置固定，通过旋转装置驱动一字线激光器旋转和反射镜获取所述一字线激光于所述目标物体表面所形成的轮廓图像，图像采集器可以采集轮廓图像，结合不同旋转角度的轮廓图像及对应的旋转角度，可以得到目标物体的三维轮廓，从而可以仅通过一个一字线激光器和图像采集器，实现在目标物体不动且无靶点的情况下，对于目标物体轮廓的检测，可适用于任意尺寸和重量目标物体的检测，应用性强且成本更低，同时由于反射镜的存在，图像采集器的设置位置更加灵活，如可以与一字线激光器一并设置于旋转轴线上，最大程度减小图像采集器绕旋转轴线快速旋转时所受到的离心力的影响，加快了旋转速度，提高了对目标物体的三维形貌进行测量的效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中目标物体轮廓检测***的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中坐标系示意图；

图3为本实用新型另一实施例中目标物体轮廓检测***的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种目标物体轮廓检测***，请参阅图1，该目标物体轮廓检测***包括承载平台101、设置于所述承载平台101上的一字线激光器102及反射镜103、图像采集器104和旋转装置105；其中，所述一字线激光器用于发射照射于所述目标物体106表面的一字线激光；所述反射镜103，设置于图像采集器104的一侧，用于获取所述一字线激光于所述目标物体106表面所形成的轮廓图像；所述图像采集器104，用于通过所述反射镜103采集所述轮廓图像；所述旋转装置105，用于驱动所述一字线激光器102旋转。

本实用新型实施例中，***包括设置于承载平台101上的一字线激光器102和图像采集器104，其中一字线激光器102和图像采集器104之间的相对位置固定，通过旋转装置105驱动一字线激光器102旋转，通过设置于图像采集器104一侧的反射镜103获取所述一字线激光于所述目标物体106表面所形成的轮廓图像，图像采集器104可以从反射镜103采集到轮廓图像，由于采用了反射镜103，图像采集器104能够采集到一字线激光于目标物体106的表面所形成的轮廓图像的位置更加灵活，通过结合不同旋转角度的轮廓图像及对应的旋转角度，可以得到目标物体106的三维轮廓，从而可以仅通过一个一字线激光器102和图像采集器104，实现在目标物体106不动且无靶点的情况下，对于目标物体106轮廓的检测，可适用于任意尺寸和重量目标物体106的检测，应用性强且成本更低，同时由于反射镜103的存在，图像采集器104的设置位置可以更加灵活，如可以与一字线激光器102一并设置于旋转轴线上，最大程度减小图像采集器104绕旋转轴线快速旋转时所受到的离心力的影响，加快了旋转速度，提高了对目标物体106的三维形貌进行测量的效率。

一字线激光照射于目标物体106的表面，其中，由于目标物体106表面的轮廓可能是平面、曲面或者不规则表面，一字线激光从一字线激光器102出射后，所述一字线激光所在直线中任一点处的激光线的高度不同，本实用新型所提供的目标物体轮廓检测***通过利用一字线激光器的出光特性，由图像采集器获取从多个不同角度采集到的一字线激光于目标物体的表面的轮廓图像，并通过构建三维坐标系而最终得到目标物体的三维轮廓。具体地，请参阅图2，该目标物体轮廓检测***处于一设置的初始位置时，以该设置的初始位置为0点，设定一x-y平面，其中一字线激光所在方向为x轴，同时垂直于x轴和一字线激光器102旋转轴线的直线的方向为y轴，一字线激光器102旋转轴线的方向为z轴，建立x-y-z坐标系，一字线激光器旋转不同的角度θ，由图像采集器102采集反射镜反射的一字线激光在目标物体106表面形成的轮廓图像，结合所述轮廓图像及所构建的坐标系，达到对目标物体106轮廓检测的目的。所述图像采集器104为相机，通过相机采集一字线激光于所述目标物体106表面所形成的轮廓图像。其中，所述图像采集器104优选为工业相机，由于工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，通过工业相机便于长时间连续的采集到，一字线激光器旋转不同的角度时所对应于目标物体的表面所形成的多个轮廓图像。

这里，所述旋转装置105，用于带动所述一字线激光器102绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器102的轴线平行的任一轴线旋转。具体的，旋转装置105可以包括与一字线激光器102连接的旋转轴，一字线激光器102在旋转装置105的驱动下，绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器102的轴线平行的任一轴线旋转，避免了做旋转运动的器件过多，降低了能耗；同时，由于旋转的轴线位于一字线激光所在平面上，保证了一字线激光只旋转180°的情况下，能够全面地测量完整个目标物体106的轮廓。

在一个可选的实施例中，所述旋转装置105，还用于带动所述承载平台101绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器102的轴线平行的任一轴线旋转。具体的，该旋转装置105可以包括与承载平台101连接的旋转轴，承载平台101在旋转装置105的驱动下，绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器102的轴线平行的任一轴线旋转，由于图像采集器104和一字线激光器102共同设置于承载平台101上且随着承载平台101共同旋转，图像采集器104与一字线激光始终保持同步状态，两者的相对位置不变，减小了轮廓图像到坐标系转换的计算复杂度；同时由于旋转的轴线位于一字线激光所在平面上，保证了一字线激光只旋转180°的情况下，能够全面地测量整个目标物体106的轮廓。

这里，所述旋转装置105，还用于带动所述反射镜103绕一字线激光器旋转的轴线旋转。具体的，反射镜103为单片反射镜时，反射镜103在旋转装置105的驱动下，与所述承载平台101做同步旋转运动，保证了反射镜103能够不间断的将获取到一字线激光于所述目标物体106表面所形成的轮廓图像反射给图像采集器104；同时，反射镜103绕一字线激光器旋转的轴线旋转，保证了在旋转过程中，图像采集器104与反射镜103的距离保持恒定不变，图像采集器104、一字线激光器102与反射镜103均相对静止，从而反射镜103可以相对静止地获取到与不同旋转角度所分别对应的轮廓图像，减小了轮廓图像到坐标系转换的计算复杂度。

在另一可选的实施例中，所述反射镜103包括分离的多个反射镜103，所述分离的多个反射镜103拼接形成圆环；所述圆环的中心线与一字线激光器102旋转的轴线重合。分离的多个反射镜103拼接形成圆环，不需要反射镜随一字线激光器102同步旋转，降低了***能耗。所述圆环的中心线与一字线激光器102旋转的轴线重合，保证了在旋转过程中，图像采集器104与反射镜103的距离保持恒定不变，减小了轮廓图像到坐标系转换的计算复杂度。

在另一可选的实施例中，所述反射镜103为圆环状反射镜；所述圆环状反射镜的中心线与一字线激光器102旋转的轴线重合。请参阅图3，采用圆环状反射镜，可以保证在一字线激光器102的旋转过程中，图像采集器104能够持续的采集轮廓图像；同时，圆环状反射镜不需要旋转，降低了***能耗。所述圆环状反射镜的中心线与一字线激光器102旋转的轴线重合，保证了在***旋转过程中，图像采集器104与圆环状反射镜的距离保持恒定不变，减小了轮廓图像到坐标系转换的计算复杂度。

这里，所述一字线激光器102和所述图像采集器104的重心均位于一字线激光器102旋转的轴线上。由于一字线激光器102和图像采集器104的重心位于一字线激光器102旋转的轴线上，避免了由于重心偏离旋转轴线产生的离心力的影响，保证了***的稳定性，加快了旋转速度，提高了对目标物体106的三维形貌进行测量的效率。

这里，所述反射镜103的形状为球面、抛物面、锥面。通过球面反射镜、抛物面反射镜或者锥面反射镜获取所述一字线激光于所述目标物体表面所形成的轮廓图像，并将获取到的轮廓图像反射给图像采集器104。其中，采用球面反射镜或者抛物面反射镜所形成的相差最小；采用锥面反射镜安装方便。

这里，该***还包括角度测量装置(图未示)，所述角度测量装置用于获取所述旋转装置105转动的角度。所述角度测量装置可以采用角度传感器、角度检测器。

这里，所述角度测量装置为设置于所述承载平台101或者所述旋转装置105上的角度传感器，通过角度传感器获取所述旋转装置105转动的角度。其中，由于角度传感器精度高，抗震抗电磁干扰能力强，连续工作时间长，具备多种输出接口，因此所述角度测量装置优选为角度传感器。

本实用新型实施例中，将一字线激光器102和图像采集器104均设置于承载平台101上，其中一字线激光器102和图像采集器104之间的相对位置固定，通过旋转装置105驱动一字线激光器102旋转和反射镜103获取所述一字线激光于所述目标物体106表面所形成的轮廓图像，图像采集器104可以采集轮廓图像，结合不同旋转角度的轮廓图像及对应的旋转角度，可以得到目标物体106的三维轮廓，从而可以仅通过一个一字线激光器102和图像采集器104，实现了在目标物体106不动且无靶点的情况下，对于目标物体106轮廓的检测，可适用于任意尺寸和重量目标物体106的检测，应用性强且成本更低；由于旋转的轴线位于一字线激光所在平面上，从而一字线激光的旋转角度范围可以限制在180°的范围内，即可实现对整个目标物体106的轮廓的全面测量；由于反射镜103的存在，图像采集器104的设置位置可以更加灵活，如可以与一字线激光器102一并设置于旋转轴线上，最大程度减小图像采集器104绕旋转轴线快速旋转时所受到的离心力的影响，加快了旋转速度，提高了对目标物体106的三维形貌进行测量的效率。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种目标物体轮廓检测***，其特征在于，该目标物体轮廓检测***包括承载平台、设置于所述承载平台上的一字线激光器及反射镜、图像采集器和旋转装置；其中，所述一字线激光器用于发射照射于所述目标物体表面的一字线激光；所述反射镜，设置于图像采集器的一侧，用于获取所述一字线激光于所述目标物体表面所形成的轮廓图像；所述图像采集器，用于通过所述反射镜采集所述轮廓图像；所述旋转装置，用于驱动所述一字线激光器旋转。

2.根据权利要求1所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述旋转装置，用于带动所述一字线激光器绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器的中心轴线平行的任一轴线旋转。

3.根据权利要求1所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述旋转装置，用于带动所述承载平台绕位于所述一字线激光所在平面上、且与所述一字线激光器的中心轴线平行的任一轴线旋转。

4.根据权利要求3所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述旋转装置，还用于带动所述反射镜绕所述一字线激光器旋转的轴线旋转。

5.根据权利要求1所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述反射镜包括分离的多个反射镜，所述分离的多个反射镜拼接形成圆环；

所述圆环的中心线与所述一字线激光器旋转的轴线重合。

6.根据权利要求1所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述反射镜为圆环状反射镜；

所述圆环状反射镜的中心线与所述一字线激光器旋转的轴线重合。

7.根据权利要求1所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述一字线激光器和所述图像采集器的重心均位于所述一字线激光器旋转的轴线上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述反射镜的形状为球面、抛物面、锥面。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，该***还包括角度测量装置，所述角度测量装置用于获取所述旋转装置转动的角度。

10.根据权利要求9所述的目标物体轮廓检测***，其特征在于，所述角度测量装置为设置于所述承载平台或者所述旋转装置上的角度传感器。