[发明专利]一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，包括：

支撑结构(1)；

环形导轨(2)，所述环形导轨(2)连接于所述支撑结构(1)一端；

悬臂(3)，所述悬臂(3)转动连接于所述环形导轨(2)下端；

深度相机模块组件(4)，所述深度相机模块组件(4)竖直连接于所述悬臂(3)上；

伺服系统(5)，所述伺服系统(5)布置于所述环形导轨(2)上方，并且固定于所述支撑结构(1)上，所述伺服系统(5)输出端与所述悬臂(3)连接；

所述悬臂(3)包括：垂直连接的第一悬臂(31)和第二悬臂(32)，所述第一悬臂(31)水平布置，并与所述环形导轨(2)转动连接，所述第一悬臂(31)远离所述第二悬臂(32)的一端与所述伺服系统(5)连接，所述第二悬臂(32)与所述深度相机模块组件(4)连接；

所述深度相机模块组件(4)包括：

第一固定座(41)，若干个所述第一固定座(41)间隔布置于所述第二悬臂(32)一侧；

导杆(42)，所述导杆(42)穿设所述第一固定座(41)设置；

第二固定座(43)，所述第二固定座(43)布置于所述第二悬臂(32)一侧底端；

电动推杆(44)，所述电动推杆(44)穿设所述第二固定座(43)设置，并沿竖直方向向上延伸；

深度相机模块(45)，所述深度相机模块(45)连接于所述电动推杆(44)输出端；

滑动座(46)，所述滑动座(46)滑动连接于所述导杆(42)上，并且与所述深度相机模块(45)固定连接；

所述伺服系统(5)用于通过悬臂(3)带动深度相机模块(45)进行匀速圆周运动，以完成在特定竖直位置的360°建模；

所述电动推杆(44)用于当完成对特定竖直位置的建模后，对所述深度相机模块(45)进行竖直方向位置的调度，开始相邻截面的重建。

2.根据权利要求1所述的一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，所述支撑结构(1)包括：底盘(11)、竖梁(12)、横臂(13)和锁定滚轮(14)，所述竖梁(12)竖直连接于所述底盘(11)上端，所述横臂(13)一端水平连接于所述竖梁(12)顶端，所述锁定滚轮(14)均匀连接于所述底盘(11)下端，所述横臂(13)另一端与所述环形导轨(2)和伺服系统(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，还包括：电控箱(6)，所述电控箱(6)安装于所述底盘(11)上端，所述电控箱(6)与伺服系统(5)、电动推杆(44)和深度相机模块(45)电连接，所述电控箱(6)外接上位机软件。

4.根据权利要求1所述的一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，所述深度相机模块(45)包括一个散斑结构光深度相机，上位机软件发射采集信号后，所述深度相机模块(45)以一定的帧率不断采集朝向区域图像。

5.根据权利要求4所述的一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，每组图像由两种模式的图像组成，分别是彩色图像与深度图像，彩色图像代表目标物体的纹理信息，深度图像代表目标物体表面的三维点云信息，通过将深度图像信息与彩色图像信息配准，实现带有纹理信息的三维点云采集。

6.根据权利要求1所述的一种基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，所述电动推杆(44)采用继电器型步进电机驱动。

7.一种基于散斑结构光的环形高精度测量方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的基于散斑结构光的环形高精度测量装置，其特征在于，包括：

第一步，上电复位：当设备上电后，上位机软件开始进行初始化操作，连接深度相机模块组件(4)及伺服系统(5)，确认二者无误后，系统变为准备状态；

第二步，相机参数标定：采用张正友标定法进行相机的标定，获得相机的内外参；

第三步，扫描重建：伺服系统(5)通过悬臂(3)带动深度相机模块(45)进行匀速圆周运动，以完成在特定竖直位置的360°建模，当完成对特定竖直位置的建模后，继电器型步进电机驱动电动推杆(44)，对深度相机模块(45)进行竖直方向位置的调度，开始相邻截面的重建；

第四步，点云匹配与拼接：将每一个有效帧中获取的三维点云数据进行拼接后，即可得到较为完整、具有纹理特征的三维点云模型。