[实用新型]一种超声波三维成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及成像领域，具体是涉及一种超声波三维成像装置。

背景技术

根据现有的成像技术，成像设备有光学成像和声学成像两种。光学成像系统已经在各个行业得到了普遍的应用，但光学成像对目标所处的环境依赖较大，在一些不具备光学成像条件的情况下，比如无法满足光照的条件下，比如当水下光照度低或夜晚时，水下目标的成像效果变差，甚至不能成像。即使利用外部补充光源方法试图解决这一问题，但由于光在水中的衰减很大，因此也只在近距离内的成像效果较好，当到达光照度低的距离范围，成像质量又变差，致使目标形状测量误差较大，甚至无法测量。所以利用声学技术替代光学进行形状辨识和信息传递就成为了一种潜在技术需求。

现有的三维成像技术主要有激光扫描和双目视觉。李托拓等人(胡锋,耿征,基于结构光的三维成像技术[J],网络新媒体技术,2012(1):22-33)指出激光扫描法可以得到很好的三维成像精度，但成本较高，成像速度较慢，且对人眼容易造成伤害。而双目视觉系统运算量大，成像也较缓慢，并且对于纹理特征不明显的场景不能得到较满意的结果，图像处理也很复杂。

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，具有方向性好，穿透力强、抗干扰能力强等优点。超声波在气体或液体中均能传播，在传播过程中能量消耗很低，可以进行远距离成像。超声三维成像方法可以完成水下成像，超声波对人的眼睛、耳朵均不会造成伤害，且计算处理简单，成本低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种超声波三维成像装置。该装置发射超声波，超声波经被测量面返回，利用回波定位原理通过单片机计算超声波发射与返回所用时间，即得到目标物体表面的坐标信息，将坐标信息传送至上位机，获得目标物体三维图像。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案：提供一种超声波三维成像装置，其特征在于该装置包括置物圆盘、垫块、超声收发传感器组、传感器固定板、丝杠导轨、步进电机、联轴器、底座、基准挡板、固定架、控制模块和上位机；

所述置物圆盘通过垫块固定在底座上；所述超声收发传感器组为三组，分别为X方向超声收发传感器组、Y方向超声收发传感器组和Z方向超声收发传感器组；所述每组超声收发传感器组均安装在一个传感器固定板上；每个传感器固定板与一个丝杠导轨的丝杠配合传动，同时通过滑块与同一个丝杠导轨的导轨配合传动；所述丝杠导轨为三个，分别是第一丝杠导轨、第二丝杠导轨和第三丝杠导轨；所述步进电机为三个，分别是第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；所述第一步进电机和第二步进电机均固定在底座上；所述第三步进电机固定在固定架上；所述第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的导轨均固定在底座上，第一丝杠导轨和第二丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第一步进电机和第二步进电机的输出端连接；所述第三丝杠导轨的导轨固定在固定架的一端，固定架的另一端固定在底座上；所述第三丝杠导轨的丝杠通过联轴器分别与第三步进电机的输出端连接；所述基准挡板为两个，均固定在底座上，分别位于X方向超声收发传感器组和Y方向超声收发传感器组的正对面；所述Z方向超声收发传感器组与底座正对；所述控制模块固定于底座；所述控制模块与上位机连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

1)相对于红外线技术，超声形状成像技术易于定向发射、方向性好、强度易控制、非接触检测技术，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力，具有超声波独特的能力。

2)与现有超声成像技术以液体为介质不同，本成像装置以空气为介质，同时克服了空气干扰较多的问题，应用领域更加广阔，使用条件更加便利，节约了成本，实现对目标物体的三维成像。本成像装置也同样可以完成水下成像。

3)相对于已有的三维成像技术，本成像装置算法简单，操作简便，价格便宜，不会受到电磁波和温度等因素的影响，成像快速稳定且对人体无害。

4)利用测距技术获得目标物体坐标信息，红外线同样也能测距，但是其非线性较严重，而且测量范围小。

5)本成像装置也可以用于对动态物体的成像。

附图说明

图1本实用新型超声波三维成像装置一种实施例的去掉基准挡板后的整体结构示意图；

图2本实用新型超声波三维成像装置一种实施例的整体结构示意图；