專利名稱：一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機器人視覺技術領域，具體為一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置。
背景技術：
機器視覺研究的目的是使機器具有通過二維圖像信息來認知三維環(huán)境信息的能力，這種能力不僅使機器能感知三維環(huán)境中物體的幾何信息(如形狀、位置、姿態(tài)運動等)，而且能進一步對它們進行描述、存儲、識別與理解。目前，機器視覺主要用以三維重建和距離計算。在視覺研究中，多分為單目立體視覺、雙目和多目立體視覺，且目前多采用雙目或單目相機。 單目視覺方法是使用一臺攝像機進行三維重建的方法。常采用以下兩個方法1、通過單視點的單幅或多幅圖像的二維特征推導出深度信息通常要求的條件比較理想化，實際應用情況不是很理想，重建效果也一般。2、通過多視點的多幅圖像匹配不同圖像中的相同特征點，利用這些匹配約束求取空間三維點坐標信息，從而實現(xiàn)三維重建，可以實現(xiàn)重建過程中的攝像機自標定，能夠滿足大規(guī)模場景三維重建的需求，且在圖像資源豐富的情況下重建效果比較好；不足之處是運算量比較大，重建時間較長。雙目視覺方法是一種將雙目視差信息轉換為深度信息的方法，這種方法使用兩臺攝像機從兩個(通常是左右平行對齊的，也可以是上下豎直對齊的)視點觀測同一物體，獲取在物體不同視角下的感知圖像，通過三角測量的方法將匹配點的視差信息轉換為深度。該方法在攝像機標定和校正方面要求比較寬松，降低了運算量，但由于無法獲得較準確的稠密立體匹配，信息量大，處理速度比較慢，其重建效果不如單目的方法。在一篇名為《基于單目轉雙目的立體視覺技術研究》的碩士畢業(yè)論文中(田浩鵬，哈理工)，提到一種利用單攝像機雙置立體視覺系統(tǒng)，立足于立體視覺法，其結構由一臺CCD攝像機和兩組對稱的光學反射鏡組成。工作原理是先進行光路設計，然后將一個攝像機的有效視場分解成對稱的兩個區(qū)域，分別虛擬兩個攝像機成像，攝像機C通過左右對稱的兩組光學反射鏡后，形成了相互對稱的兩虛擬攝像機2LC和2RC，反射鏡組ILM和IRM把攝像機像面平分為“左”、“右”兩個像面，使得攝像機的“左”像面只能接受左反射光路所成的像，攝像機的“右”像面只能接受右反射光路所成的像。被攝物體通過左右兩反射光路，分別成像在攝像機的左、右像面上。測量時，視場內被測三維空間上的信息點在左右兩臺虛擬攝像機2LC和2RC的視場中分別成像，形成一定的虛擬立體視差，利用空間點在兩虛擬攝像機平面上的透視成像點坐標來求取空間點的三維坐標，就相當于用兩臺攝像機同時拍攝一幅圖像不同位置的效果，從而能就可以完成單目轉雙目的效果。但其存在以下幾個缺點1、物體和其影像所成的像發(fā)生重疊，給后期圖像處理帶來麻煩；2、兩組反射鏡的擺放角度改變時易引起基線距的增大而導致增加立體視覺系統(tǒng)的體積；3、基線距小時，測量精度低。在一篇名為《3DMotion parameters determination based on binocularsequence images》的文章中(作者為 ZHANG jianqing, Geo-spatial Information Science, Volume9, Issuel, March2006)，提到采用雙目視覺進行三維運動的匹配，其采用的雙目結構有兩個(有線)視覺攝像頭，其結構采用一個支架，在支架上架一導軌，兩個相機固定在導軌上的兩個滑塊上，兩個相機間的可調距離是500毫米，其機構共包括兩個運動自由度的伺服平臺，圖像傳輸和系統(tǒng)控制等部分。該機構采用兩個相機，成本高，安裝維護麻煩，同時由于重量和體積較大，無法在小機器人上使用。
發(fā)明內容要解決的技術問題為解決現(xiàn)有技術中缺少適用于小型機器人的將單目視覺轉換為雙目視覺的微型輕質機構，本實用新型提出了一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置。使小型機器人可以在非結構環(huán)境中活動更自如，有更廣泛的應用空間，并可以減小算法復雜度，提高計算速度。技術方案本實用新型的技術方案為所述一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于由無線通訊攝像頭、傳動組件、動力組件和控制組件組成；無線通訊攝像頭固定在相機固定板上；傳動組件由回轉運動轉直線運動組件和導軌組成，相機固定板固定在傳動組件的直線運動部件上，直線運動部件由導軌支撐，傳動組件兩側有擋板、擋板上安裝有控制組件的觸發(fā)開關，傳動組件的回轉運動部件兩端通過軸承與擋板連接，回轉運動部件一端穿過擋板通過聯(lián)軸器與動力組件連接；傳動組件、動力組件和控制組件通過底部固定板固定安裝在小型機器人上；控制組件包括控制電路板和分別安裝在傳動組件兩側擋板上的第一通路觸發(fā)開關及第二通路觸發(fā)開關；通過輸入外部控制信號，控制組件控制動力組件正轉或反轉，當直線運動部件觸碰傳動組件兩側擋板上的觸發(fā)開關，控制組件控制動力組件停傳。所述一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于傳動組件的回轉運動部件為螺桿、直線運動部件為滑塊；滑塊中部有螺紋通孔，螺桿兩端為光桿，中部為螺紋桿，螺桿中部螺紋桿與滑塊中部螺紋通孔配合形成螺紋副。所述一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于控制電路板包括第一通路控制電磁繼電器及其對應的常開開關、第二通路延時控制電磁繼電器及其對應的常開開關、第一通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關、第二通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關；第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器分別形成兩條控制通路，通過外部輸入方波控制信號控制第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器工作，其中第二通路延時控制電磁繼電器比第一通路控制電磁繼電器延時工作；第一通路控制電磁繼電器常開開關與第一通路電磁繼電器常開開關并聯(lián)后，與第二通路電磁繼電器常閉開關、第一通路電磁繼電器、第一通路觸發(fā)開關串聯(lián)形成第一通路；第一通路控制電磁繼電器常開開關與第二通路電磁繼電器常開開關并聯(lián)后，與第一通路電磁繼電器常閉開關、第二通路電磁繼電器、第二通路觸發(fā)開關、第二通路延時控制電磁繼電器常開開關串聯(lián)形成第二通路；所述第一通路觸發(fā)開關和第二通路觸發(fā)開關為常閉開關；第一通路電磁繼電器常開開關和第二通路電磁繼電器常開開關分別接動力組件形成兩條動力組件供電通路。有益效果本實用新型提出的小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置具有如下優(yōu)點1、本專利采用一種轉換單目視覺為雙目視覺的裝置，使其既有單目視覺方法的高可靠性，又有雙目視覺方法的算法簡單性。2、實現(xiàn)小型機器人上單目雙目的相互轉換，實現(xiàn)雙目視覺在小型機器人的應用，從而使小型機器人的應用將更加廣泛；3、通過調節(jié)擋板間距，使雙目間基線距離可調，通過調節(jié)基線距離可以獲得更好的重建效果。4、無線攝像機的使用使小型機器人在復雜環(huán)境中可以運動更靈敏。5、無線雙目相機的模擬應用現(xiàn)為首例，可以使算法簡單的同時又適用于室外環(huán)境的應用。6、必要時，可以實現(xiàn)單目、雙目、多目相機之間的相互轉換。

圖1 :本實用新型的結構示意圖；圖2 :相機固定板示意圖；圖3 :控制組件電路原理圖；圖4 :傳動組件、動力組件示意圖；其中1、無線通訊攝像頭；2、導軌；3、螺桿前端擋板；4、微型聯(lián)軸器；5、微型電機；
6、電機支座；7、底部固定板；8、第一通路觸發(fā)開關；9、滑塊；10、小型機器人；11、螺桿；12、螺桿尾端擋板；13、第二通路觸發(fā)開關；14、相機固定板。QS、總開關；SB1、過載保護開關；KM3、第一通路控制電磁繼電器及其對應的常開開關；KM4、第二通路延時控制電磁繼電器及其對應的常開開關；KM1、第一通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關；KM2 :第二通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關；M、微型電機；SB2、第一通路觸發(fā)開關；SB3、第二通路觸發(fā)開關。
具體實施方式
下面結合具體實施例描述本實用新型本實施例是用于小型機器人上的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，由無線通訊攝像頭1、傳動組件、動力組件和控制組件組成。參照附I和附圖2，無線通訊攝像頭通過底部的螺紋孔與相機固定板14中部的螺釘連接，并通過相機固定板四周的卡片約束無線通訊攝像頭的移動，從而將無線通訊攝像頭固定在相機固定板上。傳動組件由回轉運動轉直線運動組件和導軌組成，本實施例中傳動組件的回轉運動部件為螺桿11、直線運動部件為滑塊9，滑塊中部有螺紋通孔，螺桿兩端為光桿，中部為螺紋桿，螺桿中部螺紋桿與滑塊中部螺紋通孔配合形成螺紋副。相機固定板固定在滑塊上，滑塊由導軌2支撐，并沿導軌滑動。傳動組件兩側有擋板、擋板上安裝有控制組件的觸發(fā)開關。螺桿兩端光桿部分通過軸承與擋板連接，螺桿由軸承與擋板支撐，其中螺桿一端光桿穿過擋板后，通過微型聯(lián)軸器4與動力組件連接，本實施例中動力組件為一個普通兩相微型電機5，微型電機的動力通過微型聯(lián)軸器傳送給螺桿，然后由螺桿將回轉運動轉化為滑塊的直線運動，從而實現(xiàn)相機位置的改變而達到雙目視覺的效果。傳動組件、動力組件和控制組件通過底部固定板固定安裝在小型機器人10上；底部固定板7通過螺釘和磁鐵與小型機器人10相固連；導軌底部通過螺釘與底部固定板連接，擋板通過十字沉頭螺釘與導軌連接。微型電機由電機支座6支撐，電機支座與底部固定板7通過螺釘固連?？刂平M件包括控制電路板和分別安裝在傳動組件兩側擋板上的第一通路觸發(fā)開關及第二通路觸發(fā)開關；通過輸入外部控制信號，控制組件控制動力組件正轉或反轉，當直線運動部件觸碰傳動組件兩側擋板上的觸發(fā)開關，控制組件控制動力組件停傳。所述一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于控制電路板包括第一通路控制電磁繼電器及其對應的常開開關KM3、第二通路延時控制電磁繼電器及其對應的常開開關KM4、第一通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關KM1、第二通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關KM2;第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器分別形成兩條控制通路，通過外部輸入方波控制信號控制第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器工作，其中第二通路延時控制電磁繼電器比第一通路控制電磁繼電器延時O. 2s工作；第一通路控制電磁繼電器常開開關KM3與第一通路電磁繼電器常開開關KMl并聯(lián)后，與第二通路電磁繼電器常閉開關KM2、第一通路電磁繼電器KM1、第一通路觸發(fā)開關SB2串聯(lián)形成第一通路；第一通路控制電磁繼電器常開開關KM3與第二通路電磁繼電器常開開關KM2并聯(lián)后，與第一通路電磁繼電器常閉開關KM1、第二通路電磁繼電器KM2、第二通路觸發(fā)開關SB3、第二通路延時控制電磁繼電器常開開關KM4串聯(lián)形成第二通路；所述第一通路觸發(fā)開關SB2和第二通路觸發(fā)開關SB3為常閉開關；第一通路電磁繼電器常開開關KMl和第二通路電磁繼電器常開開關KM2分別接動力組件形成兩條動力組件供電通路。當需要無線通訊攝像頭移動時，外部控制器提供O. 5s的方波信號，第一通路控制電磁繼電器KM3工作，第二通路延時控制電磁繼電器KM4延時O. 2s工作，保證了第二通路與第一通路不會同時接通。第一通路控制電磁繼電器KM3工作，使得第一通路接通，第一通路電磁繼電器常開開關KMl閉合，電機啟動，無線通訊攝像頭開始運動，當無線通訊攝像頭運動至相應位置，與第一通路觸發(fā)開關SB2碰觸，使得第一通路斷開，無線通訊攝像頭停止移動。(當方波信號消失后，第一通路控制電磁繼電器KM3停止工作)當需要無線通訊攝像頭向相反方向移動時，外部控制器再次提供信號，由于此時第一通路觸發(fā)開關SB2被觸發(fā)，第一通路不接通，而第二通路接通，第二通路電磁繼電器常開開關KM2閉合，電機啟動，無線通訊攝像頭向相反方向運動，當無線通訊攝像頭運動至相應位置，與第二通路觸發(fā)開關SB3碰觸，使得第二通路斷開，無線通訊攝像頭停止移動。
權利要求1.一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于由無線通訊攝像頭、傳動組件、動力組件和控制組件組成；無線通訊攝像頭固定在相機固定板上；傳動組件由回轉運動轉直線運動組件和導軌組成，相機固定板固定在傳動組件的直線運動部件上， 直線運動部件由導軌支撐，傳動組件兩側有擋板、擋板上安裝有控制組件的觸發(fā)開關，傳動組件的回轉運動部件兩端通過軸承與擋板連接，回轉運動部件一端穿過擋板通過聯(lián)軸器與動力組件連接；傳動組件、動力組件和控制組件通過底部固定板固定安裝在小型機器人上；控制組件包括控制電路板和分別安裝在傳動組件兩側擋板上的第一通路觸發(fā)開關及第二通路觸發(fā)開關；通過輸入外部控制信號，控制組件控制動力組件正轉或反轉，當直線運動部件觸碰傳動組件兩側擋板上的觸發(fā)開關，控制組件控制動力組件停傳。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于傳動組件的回轉運動部件為螺桿、直線運動部件為滑塊；滑塊中部有螺紋通孔，螺桿兩端為光桿，中部為螺紋桿，螺桿中部螺紋桿與滑塊中部螺紋通孔配合形成螺紋副。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，其特征在于控制電路板包括第一通路控制電磁繼電器及其對應的常開開關、第二通路延時控制電磁繼電器及其對應的常開開關、第一通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關、第二通路電磁繼電器及其對應的常開開關和常閉開關；第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器分別形成兩條控制通路，通過外部輸入方波控制信號控制第一通路控制電磁繼電器和第二通路延時控制電磁繼電器工作，其中第二通路延時控制電磁繼電器比第一通路控制電磁繼電器延時工作；第一通路控制電磁繼電器常開開關與第一通路電磁繼電器常開開關并聯(lián)后，與第二通路電磁繼電器常閉開關、第一通路電磁繼電器、第一通路觸發(fā)開關串聯(lián)形成第一通路；第一通路控制電磁繼電器常開開關與第二通路電磁繼電器常開開關并聯(lián)后，與第一通路電磁繼電器常閉開關、第二通路電磁繼電器、第二通路觸發(fā)開關、第二通路延時控制電磁繼電器常開開關串聯(lián)形成第二通路；所述第一通路觸發(fā)開關和第二通路觸發(fā)開關為常閉開關；第一通路電磁繼電器常開開關和第二通路電磁繼電器常開開關分別接動力組件形成兩條動力組件供電通路。
專利摘要本實用新型提出了一種小型機器人的單目視覺與雙目視覺轉換裝置，由無線通訊攝像頭、傳動組件、動力組件和控制組件組成；傳動組件由回轉運動轉直線運動組件和導軌組成，相機固定板固定在傳動組件的直線運動部件上，傳動組件兩側有擋板、擋板上安裝有控制組件的觸發(fā)開關，傳動組件的回轉運動部件兩端通過軸承與擋板連接，回轉運動部件一端穿過擋板通過聯(lián)軸器與動力組件連接；控制組件包括控制電路板和分別安裝在傳動組件兩側擋板上的第一通路觸發(fā)開關及第二通路觸發(fā)開關。本實用新型實現(xiàn)小型機器人上單目雙目的相互轉換，從而使小型機器人的應用將更加廣泛；并且雙目間基線距離可調，通過調節(jié)基線距離可以獲得更好的重建效果。
文檔編號G05D1/02GK202886989SQ201220540708
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權日2012年10月22日
發(fā)明者于薇薇, 喬靜, 王森, 陳亞勝, 羅巍, 馮華山, 王潤孝, 譚小群, 李樹軍, 白晶, 趙妮, 翟明敏 申請人:西北工業(yè)大學