一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例提供了一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备，包括图像采集装置、3D旋转采集稳定装置；图像采集装置与3D旋转采集稳定装置连接，从而在承载装置晃动时，3D旋转采集稳定装置能够驱动图像采集装置稳定地旋转扫描。首次提出3D采集过程需要进行采集稳定处理，且提出一种适用于转动式3D采集的3D旋转采集稳定装置结构。

【技术实现步骤摘要】
一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备
本技术涉及形貌测量
，特别涉及3D形貌测量

技术介绍
在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式和结构光、激光测距、激光雷达的方式。结构光、激光测距、激光雷达的方式均需要主动光源发射到目标物上，在某些情况下会对目标物造成影响，且光源成本较高。并且光源结构比较精密，易于损坏。而机器视觉的方式是采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型，成本低、易使用。其在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都需要将相机的采集位置围绕目标物设置(简称环绕式)，但这种方式需要较大空间为图像采集装置设置采集位置。而且，除了单一目标物3D构建外，通常还有目标物内部空间3D模型构建需求和周边较大视场范围内的3D模型构建的需求，这是传统环绕式3D采集设备所很难做到的。在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现这在环绕式3D采集中是可行的，可以事先测量目标物尺寸。但在开放式的空间中则难以事先测量目标物，例如需要采集获得街道、交通路口、楼群、隧道、车流等的3D信息(不限于此)。这使得这种方法难以奏效。即使是固定的较小的目标物，例如家具、人身体部分等虽然可以事先测量其尺寸，但这种方法依然受到较大限制：目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。现有技术虽然也有对于环绕式采集设备优化的方法，但当3D采集合成设备的相机的采集方向与其旋转轴方向相互背离的情况时，现有技术就没有更佳的优化方法。此外，在一些颠簸的工况情况下，例如手持状态下，或安装于车辆上，3D采集设备很难稳定进行采集，从而导致3D合成的效果和速度不理想。而且，在相机转动的过程中也会有微小的振动。目前对相机的稳定主要是从拍照(二维)和录像两个方向考虑。从未有人提出如何在3D采集时通过稳定3D采集的过程从而提高合成效果和速度。而3D采集过程与常规拍照和录视频差距较大，要求也不同。因此，急需一种能够在恶劣工况条件下稳定、精确、高效、方便采集周边或内部空间3D信息的装置。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备。本技术实施例提供了一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备，包括图像采集装置、3D旋转采集稳定装置；图像采集装置与3D旋转采集稳定装置连接，从而在承载装置晃动时，3D旋转采集稳定装置能够驱动图像采集装置稳定地旋转扫描。在可选的实施例中：3D旋转采集稳定装置包括旋转单元、安装架、二维稳定机构和固定单元依次连接。在可选的实施例中：旋转单元与图像采集装置连接，用于驱动图像采集装置转动。在可选的实施例中：旋转单元通过安装架安装于二维稳定机构一端，二维稳定机构另一端与固定单元连接。在可选的实施例中：固定单元与承载装置连接。在可选的实施例中：其中二维稳定机构包括俯仰稳定单元、连接架、翻滚稳定单元。在可选的实施例中：俯仰稳定单元和翻滚稳定单元均包括驱动体和转动头；驱动体包括伺服步进电机及外壳，转动头与电机转轴连接，在电机驱动下转动。在可选的实施例中：二维稳定机构为：旋转单元通过安装架安装于俯仰稳定单元的转动头，俯仰稳定单元的驱动体通过连接架安装于翻滚稳定单元的转动头，翻滚稳定单元的驱动体安装有固定体；或旋转单元通过安装架安装于翻滚稳定单元的转动头，翻滚稳定单元的驱动体通过连接架安装于俯仰稳定单元的转动头，俯仰稳定单元的驱动体安装有固定体。在可选的实施例中：还包括手持装置。在可选的实施例中：图像采集装置在相邻的两个采集位置的光轴的夹角α满足如下条件：其中，R为旋转中心到目标物表面的距离，T为采集时物距与像距的和，d为图像采集装置的感光元件的长度或宽度，F为图像采集装置的镜头焦距，u为经验系数。在可选的实施例中：u<0.498。在可选的实施例中：u<u<0.281。在可选的实施例中：u<0.169。在可选的实施例中：图像采集装置的光学采集口均背向旋转轴方向。专利技术点及技术效果1、首次提出利用3D采集设备采集目标物内部空间的3D信息，更加适用于开阔空间和较小空间。2、首次提出通过测量旋转中心与目标物距离、图像传感元件与目标物距离的方式优化自转式采集设备中相机采集位置，从而兼顾3D构建的速度和效果。3、首次提出3D采集过程需要进行采集稳定处理，且提出一种适用于转动式3D采集的3D旋转采集稳定装置结构，能够适用于恶劣工况下的3D信息采集。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了3D信息采集设备的一种实现方式结构示意图；图2示出了3D信息采集设备的一种实现方式另一结构示意图；图3示出了3D信息采集设备的另一种实现方式结构示意图；附图中的附图标记与各部件的对应关系如下：1图像采集装置；23D旋转采集稳定装置；21旋转单元；22安装架；23俯仰稳定单元；24连接架；25翻滚稳定单元；26固定单元；3承载装置。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。3D信息采集设备结构为解决上述技术问题，本技术的一实施例提供了一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备，又称3D信息采集设备，如图1-2所示，包括图像采集装置1、3D旋转采集稳定装置2和承载装置3。图像采集装置1与3D旋转采集稳定装置2连接，从而在3D旋转采集稳定装置的驱动下稳定地旋转扫描，实现对于周边目标物的3D采集(具体采集流程下面将详述)。3D旋转采集稳定装置2安装于承载装置3上，承载装置用于承载整个设备。承载装置可以为手柄，从而使得整个设备可用于手持采集。承载装置也可以为底座型承载装置，用于安装在其他设备上，从而使得整个智能3D采集设备安装于其他设备上共同使用。例如，智能3D采集设备安装于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备，其特征在于：包括图像采集装置、3D旋转采集稳定装置；/n图像采集装置与3D旋转采集稳定装置连接，从而在承载装置晃动时，3D旋转采集稳定装置能够驱动图像采集装置稳定地旋转扫描。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有旋转采集稳定装置的三维信息采集设备，其特征在于：包括图像采集装置、3D旋转采集稳定装置；
图像采集装置与3D旋转采集稳定装置连接，从而在承载装置晃动时，3D旋转采集稳定装置能够驱动图像采集装置稳定地旋转扫描。


2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：3D旋转采集稳定装置包括旋转单元、安装架、二维稳定机构和固定单元依次连接。


3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：旋转单元与图像采集装置连接，用于驱动图像采集装置转动。


4.如权利要求2所述的设备，其特征在于：旋转单元通过安装架安装于二维稳定机构一端，二维稳定机构另一端与固定单元连接。


5.如权利要求2所述的设备，其特征在于：固定单元与承载装置连接。


6.如权利要求2所述的设备，其特征在于：其中二维稳定机构包括俯仰稳定单元、连接架、翻滚稳定单元。


7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：俯仰稳定单元和翻滚稳定单元均包括驱动体和转动头；驱动体包括伺服步进电机及外壳，转动头与电机转轴连接，在电机驱动下转动。


8.如权利要求2所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11