[发明专利]一种线结构光定位投射影像获取装置

说明书

技术领域

本发明涉及近景摄影测量和计算机视觉领域，尤其涉及一种线结构光定位投射影像获取装置。

背景技术

电力工业在输变电设备基建、运行、检修中经常需要校核和确定物体外形结构尺寸。基于机器视觉技术的非接触式测量相对于传统的接触式测量方法，具有扫描速度快、扫描精度高等特点，因此近年来得到了很大的发展。在诸多的视觉测量方法中，结构光三位视觉测量方法以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取等特点，是近年的重点研究方向。

线结构光视觉传感器的三维测量原理如图1所示，激光器投射的光束通过一柱面镜在空间中形成一窄的激光平面，当与被测物体的表面相交时便在物体的表面产生一亮的光条。该光条由于物体表面深度的变化以及可能的间隙而受到调制，表现在图像中则是光条发生了畸变或者不连续，畸变的程度与深度成正比，不连续则显示出了物体表面的物理间隙。线结构光视觉的任务就是中畸变的光条图像信息中获取物体表面的三维信息。

线结构光视觉传感器的透视投影模型如图2所示，线结构光视觉传感器测量系统由激光器和摄像机构成，将摄像机系统视为一个小孔成像模型，建立摄像机坐标系oxyz、像面坐标系O’XY，在光平面内以o_w为原点建立直角坐标系o_wx_wy_w。激光器发射出的光平面与空间被测物体表面相交，产生一个反映物体轮廓的截面曲线，曲线上的点就是被测点，他们将成像于摄像机的像平面上。激光平面与摄像机的像平面可以建立透视对应关系，利用此关系就可以由像点计算出其对应被测点的空间坐标。

但是目前线结构光视觉传感器的由于其配套的外部支撑结构很不完善，客观上制约了线结构光视觉传感器在实际使用中的适用范围，例如在电力工业在输变电设备基建、运行、检修过程中，经常需要校核和确定物体外形结构尺寸，但由于缺少线结构光视觉传感器控制、支撑系统，使得线结构光视觉传感器难以大规模应用。

发明内容

本发明提供一种线结构光定位投射影像获取装置，包括线结构光视觉传感器以及完整的外部支撑结构及控制系统。解决目前线结构光视觉传感器由于其配套的外部支撑结构很不完善、制约线结构光视觉传感器在实际使用中的适用范围的问题，使得线结构光视觉传感器可以大规模应用。

本发明提供的线结构光定位投射影像获取装置特别适用于在电力工业在输变电设备基建、运行、检修过程中，对物体外形结构尺寸的校核和确定。

为解决上述技术问题，本发明提供一种线结构光定位投射影像获取装置，包括：

线结构光发射器，用于通过一柱面镜在空间中形成一激光平面，并投射在被测物体上，形成线结构光；

视觉传感器，用于获取所述被测物体带有线结构光的影像；

机电自动控制器，用于驱动并控制所述线结构光发射器的激光投射方向和所述视觉传感器获取影像的方向；

计算机，用于控制所述机电自动控制器，使视觉传感器和线结构光发射器同时到达拍摄被测物体影像的准确位置。

其中，所述视觉传感器设置在所述线结构光发射器的正上方，所述视觉传感器和所述线结构光发射器的中心在同一竖直直线上。

其中，所述视觉传感器和所述线结构光发射器分别固定在一根横向支撑轴一端的上下两面，且所述视觉传感器和所述线结构光发射器之间的相对位置保持刚性连接。

其中，所述机电自动控制器包括：一根横向支撑轴和转向驱动器；

横向支撑轴，其一端用于连接固定所述视觉传感器和所述线结构光发射器，另一端固定在转向驱动器上；

转向驱动器，用于通过电机驱动所述视觉传感器和所述线结构光发射器沿绝缘子中轴线方向的俯仰、旋转及其组合的姿态调整。

其中，在转向驱动器驱动视觉传感器运动的过程中，视觉传感器和线结构光发射器与被测物体形成不同夹角，使所述视觉传感器获取带有线结构光的被测物体影像。

其中，所述机电自动控制器还包括：支撑件，所述支撑件用于对所述横向支撑轴和转向驱动器进行支撑和固定；所述支撑件的一端与固定件连接，另一端连接所述转向驱动器。

其中，所述支撑件还用于控制所述视觉传感器和所述线结构光发射器的高度，或者控制所述视觉传感器和所述线结构光发射器距离所述固定件的距离。

其中，所述计算机通过识别所述视觉传感器的数据判断所述线结构光发射器是否对准了被测物体，并通过控制机电自动控制器使线结构光发射器自动定位。