一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及三維掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，包括：投影機(jī)：在無線控制模塊控制下發(fā)射正弦光柵到被測物體上；照相機(jī)：采集被測物體圖像并將圖像數(shù)據(jù)傳輸給無線控制模塊；無線控制模塊：控制投影機(jī)發(fā)射正弦光柵并接收照相機(jī)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線路由器；電源模塊：提供工作需要的電壓；無線路由器：接收圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并傳輸控制信號到無線控制模塊；計(jì)算機(jī)：生成被測物體的三維圖像，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，可通過無線網(wǎng)絡(luò)對掃描系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和圖像掃描信息的遠(yuǎn)距離傳輸，提高了工作環(huán)境適用性，電源進(jìn)行集成處理，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)成本，采用多處理單元，提高系統(tǒng)工作效率。
【專利說明】
一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[〇〇〇1]本發(fā)明涉及三維掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在三維視覺、缺陷檢測、三維測量等領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)是將光柵連續(xù)投射到物體表面，照相機(jī)同步采集圖像，然后對圖像進(jìn)行計(jì)算，并利用相位穩(wěn)步極線實(shí)現(xiàn)兩幅圖像上的三維空間坐標(biāo)(Χ、γ、ζ)，從而實(shí)現(xiàn)對物體表面三維輪廓的測量。
[0003] 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)中，三個主要系統(tǒng)部件投影機(jī)、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)之間通過串口、USB等有線方式連接，對布線要求較高，如果長距離測量，隨著線材長度的增加，線路中的信號傳輸會受到影響，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)異常。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，包括:投影機(jī):在無線控制模塊控制下發(fā)射正弦光柵到被測物體上；照相機(jī):采集被測物體圖像并將圖像數(shù)據(jù)傳輸給無線控制模塊;無線控制模塊:控制投影機(jī)發(fā)射正弦光柵并接收照相機(jī)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線路由器;電源模塊:為投影機(jī)、照相機(jī)、無線控制模塊提供工作需要的電壓;無線路由器:接收圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并傳輸控制信號到無線控制模塊； 計(jì)算機(jī):對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成被測物體的三維圖像，并通過無線路由器對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0006] 進(jìn)一步的，投影機(jī)與無線控制模塊通過第一處理單元連接，第一處理單元采用 FPGA或DSP。為了提高工作效率，減少系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸量，通過第一處理單元對光柵投影的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減少計(jì)算機(jī)和控制模塊的運(yùn)算量，提高系統(tǒng)工作效率，根據(jù)被測物體測量難度和測量精度，選擇FPGA或DSP合理配置系統(tǒng)。
[0007] 進(jìn)一步的，照相機(jī)與無線控制模塊通過第二處理單元連接，第二處理單元采用 FPGA或DSP。為了提高工作效率，減少系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸量，通過第二處理單元對被測物的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減少計(jì)算機(jī)和控制模塊的運(yùn)算量，提高系統(tǒng)工作效率，根據(jù)被測物體測量難度和測量精度，選擇FPGA或DSP合理配置系統(tǒng)。
[0008] 進(jìn)一步的，無線控制模塊包括依次連接的控制模塊、wifi模塊和天線模塊?？刂颇K直接對投影機(jī)和照相機(jī)進(jìn)行控制和圖像數(shù)據(jù)傳輸，在控制模塊內(nèi)部可儲存光柵投影的數(shù)據(jù)，直接由控制模塊將投影數(shù)據(jù)傳輸給投影機(jī)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和初步處理再傳輸給 wifi模塊通過天線模塊無線發(fā)送。無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線路由器，無線路由器與計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程進(jìn)行三維圖像建模；同時，計(jì)算機(jī)也可通過無線網(wǎng)絡(luò)對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制設(shè)定。
[0009]進(jìn)一步的，電源模塊結(jié)構(gòu)為:變壓器T1的輸入端作為市電輸入端，變壓器T1的輸出端連接整流橋D1，整流橋D1的正輸出端連接穩(wěn)壓芯片U1的輸入端，穩(wěn)壓芯片U1的輸出端作為第一電壓輸出端并與穩(wěn)壓芯片U3的輸入端連接;整流橋D1的負(fù)輸入端連接穩(wěn)壓芯片U2的輸入端，穩(wěn)壓芯片U2的輸出端作為第二電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U3的輸出端作為第三電壓電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U1和穩(wěn)壓芯片U2的輸入端和輸出端均分別通過極性電容和電容接地， 穩(wěn)壓芯片U3的輸出端通過極性電容和電容接地。電源模塊將220V市電轉(zhuǎn)化為三種不同的電壓，以滿足無線控制模塊、投影機(jī)、照相機(jī)不同的電壓需求，提高了系統(tǒng)的集成度。
[〇〇1〇]進(jìn)一步的，電源模塊的接地端通過電阻R1和正向的發(fā)光二極管D2連接到到穩(wěn)壓芯片U2的輸出端。發(fā)光二極管用于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，用于檢測系統(tǒng)電壓的異常情況。
[0011]進(jìn)一步的，天線模塊結(jié)構(gòu)為:第一輸入端依次連接電感L5和電容C23接地，第二輸入端連接電容C18接地，第一輸入端還依次連接電容C24和電感L8到第二輸入端，電容C24和電感L8間的節(jié)點(diǎn)依次通過電感L6、電感L7、電容C27和電阻R3連接到板載天線，電感L7兩端還分別通過電容C25和電容C26接地。雙輸入傳輸?shù)奶炀€接口提高了無線信號的干擾度，保證圖像信號和控制信號的穩(wěn)定性。
[0〇12]進(jìn)一步的，天線模塊中，電容C27和電阻R3間的節(jié)點(diǎn)還通過電阻R4連接到SMA接頭。 SMA可外接螺旋天線，進(jìn)一步提高無線傳輸?shù)木嚯x。
[0013] 進(jìn)一步的，控制模塊的主芯片類型采用單片機(jī)STM32,單片機(jī)在系統(tǒng)控制實(shí)施方便，成本低廉，采用STM32最小化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可使其滿足系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)傳輸。
[0014] 綜上所述，本發(fā)明提供了的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，可通過無線網(wǎng)絡(luò)對掃描系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和圖像掃描信息的遠(yuǎn)距離傳輸，提高的系統(tǒng)的工作環(huán)境適用性，對系統(tǒng)中部件電源進(jìn)行集成處理，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)成本，同時采用多處理單元， 減少了計(jì)算機(jī)工作量，控制無線數(shù)據(jù)傳輸量，提高了系統(tǒng)工作效率。
【附圖說明】
[0〇15]圖1是本發(fā)明的原理不意圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例電源模塊原理圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例天線模塊原理圖；
[0018] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例控制模塊原理圖；
[0019] 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例wifi模塊原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例
[0022] 一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，包括:投影機(jī):在無線控制模塊控制下發(fā)射正弦光柵到被測物體上；照相機(jī):采集被測物體圖像并將圖像數(shù)據(jù)傳輸給無線控制模塊;無線控制模塊:控制投影機(jī)發(fā)射正弦光柵并接收照相機(jī)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線路由器；電源模塊:為投影機(jī)、照相機(jī)、無線控制模塊提供工作需要的電壓;無線路由器:接收圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并傳輸控制信號到無線控制模塊;計(jì)算機(jī):對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成被測物體的三維圖像，并通過無線路由器對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。無線控制模塊包括依次連接的控制模塊、Wifi模塊和天線模塊。投影機(jī)與無線控制模塊通過第一處理單元連接， 第一處理單元采用DSP。照相機(jī)與無線控制模塊通過第二處理單元連接，第二處理單元采用 DSP〇
[0023]電源模塊如圖2所示結(jié)構(gòu)為:變壓器T1的輸入端作為市電輸入端，變壓器T1的輸出端連接整流橋D1，整流橋D1的正輸出端連接穩(wěn)壓芯片U1的輸入端，穩(wěn)壓芯片U1的輸出端作為第一電壓輸出端并與穩(wěn)壓芯片U3的輸入端連接;整流橋D1的負(fù)輸入端連接穩(wěn)壓芯片U2的輸入端，穩(wěn)壓芯片U2的輸出端作為第二電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U3的輸出端作為第三電壓電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U1和穩(wěn)壓芯片U2的輸入端和輸出端均分別通過極性電容和電容接地， 穩(wěn)壓芯片U3的輸出端通過極性電容和電容接地，在本實(shí)施例中，穩(wěn)壓芯片U1使用LM7812，穩(wěn)壓芯片U2使用LM7912,穩(wěn)壓芯片U3使用LM7805。電源模塊的接地端通過電阻R1和正向的發(fā)光二極管D2連接到穩(wěn)壓芯片U2的輸出端。
[〇〇24]天線模塊如圖3所示結(jié)構(gòu)為:第一輸入端X0SC_Q1依次連接27nH的電感L5和220pF 的電容C23接地，第二輸入端X0SC_Q2連接3.9pF的電容C18接地，第一輸入端X0SC_Q1還依次連接3.9pF電容C24和27nH的電感L8到第二輸入端X0SC_Q2，電容C24和電感L8間的節(jié)點(diǎn)依次通過22nH的電感L6、27nH的電感L7、220pF的電容C27和電阻R3連接到板載天線，電感L7兩端還分別通過8.2pF的電容C25和5.6pF的電容C26接地。天線模塊中，電容C27和電阻R3間的節(jié)點(diǎn)還通過電阻R4連接到SMA接頭。
[〇〇25]控制模塊的主芯片采用單片機(jī)STM32,如圖4所示采用STM32的I/O 口與Wifi模塊中的芯片I/O 口連接，wifi模塊如圖5所示采用芯片CC1110。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，包括： 投影機(jī):在無線控制模塊控制下發(fā)射正弦光柵到被測物體上； 照相機(jī):采集被測物體圖像并將圖像數(shù)據(jù)傳輸給無線控制模塊； 無線控制模塊:控制投影機(jī)發(fā)射正弦光柵并接收照相機(jī)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并將圖像數(shù) 據(jù)傳輸?shù)綗o線路由器； 電源模塊:為投影機(jī)、照相機(jī)、無線控制模塊提供工作需要的電壓； 無線路由器:接收圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并傳輸控制信號到無線控制模塊； 計(jì)算機(jī):對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成被測物體的三維圖像，并通過無線路由器對整個系 統(tǒng)進(jìn)行控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述投影機(jī)與無 線控制模塊通過第一處理單元連接，第一處理單元采用FPGA或DSP。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述照相機(jī)與無 線控制模塊通過第二處理單元連接，第二處理單元采用FPGA或DSP。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制模 塊包括依次連接的控制模塊、wifi模塊和天線模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊結(jié) 構(gòu)為:變壓器T1的輸入端作為市電輸入端，變壓器T1的輸出端連接整流橋D1，整流橋D1的正 輸出端連接穩(wěn)壓芯片U1的輸入端，穩(wěn)壓芯片U1的輸出端作為第一電壓輸出端并與穩(wěn)壓芯片 U3的輸入端連接;整流橋D1的負(fù)輸入端連接穩(wěn)壓芯片U2的輸入端，穩(wěn)壓芯片U2的輸出端作 為第二電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U3的輸出端作為第三電壓電壓輸出端;穩(wěn)壓芯片U1和穩(wěn)壓芯 片U2的輸入端和輸出端均分別通過極性電容和電容接地，穩(wěn)壓芯片U3的輸出端通過極性電 容和電容接地。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊的 接地端通過電阻R1和正向的發(fā)光二極管D2連接到穩(wěn)壓芯片U2的輸出端。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述天線模塊結(jié) 構(gòu)為:第一輸入端依次連接電感L5和電容C23接地，第二輸入端連接電容C18接地，第一輸入 端還依次連接電容C24和電感L8到第二輸入端，電容C24和電感L8間的節(jié)點(diǎn)依次通過電感 L6、電感L7、電容C27和電阻R3連接到板載天線，電感L7兩端還分別通過電容C25和電容C26 接地。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述天線模塊 中，電容C27和電阻R3間的節(jié)點(diǎn)還通過電阻R4連接到SMA接頭。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線結(jié)構(gòu)光三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊的 主芯片類型采用單片機(jī)STM32。
【文檔編號】G01B11/25GK205537543SQ201620343440
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】劉凱, 盧勇
【申請人】四川大學(xué)