一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，該三維重建儀主要由機械臂結(jié)構(gòu)、光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)、光源結(jié)構(gòu)、鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)、相機和底座組成；機械臂結(jié)構(gòu)連接在底座上，光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)通過后固定基座固定連接在底座上；光源結(jié)構(gòu)固定連接在光源滑動座上；鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)通過前固定基座固定連接在底座上；相機固定安裝在機械臂結(jié)構(gòu)的相機安裝機構(gòu)上。采用本實用新型的技術(shù)方案，在狹小的空間，在緊湊的裝置器具上，特別是配置在機械臂結(jié)構(gòu)上的相機，結(jié)合機械臂結(jié)構(gòu)的伸縮機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可以實現(xiàn)相機和光源前后、上下、左右、旋轉(zhuǎn)、遠近距離全方位調(diào)節(jié)，拍攝的目的，在小范圍內(nèi)便可實現(xiàn)360度全方位適應(yīng)調(diào)節(jié)的效果。
【專利說明】一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光學成像領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀。

【背景技術(shù)】
[0002]三維重建技術(shù)是目前全球范圍最具吸引力的課題之一，世界各國投巨資在追求和提高更加逼真的重建效果、更加高的重建精度、更加快速的重建速度。
[0003]所謂全息三維重建技術(shù)是基于計算機立體視覺和計算機圖形學及光學成像原理，獲取三維空間物體圖像，數(shù)字化測量及還原重建的方法和裝置。
[0004]常規(guī)的方法是通過至少兩臺嚴格精確定位的圖像傳感器對同一物體進行成像獲得相對應(yīng)的兩幅圖像傳送給計算機，根據(jù)光學成像原理計算確定空間物體上任一定標點的三維坐標幾何參數(shù)，由計算機建立數(shù)字模型，繼而還原重建原物體。
[0005]為了獲取高保真的被攝物還原體，現(xiàn)有技術(shù)要求兩臺相機精確定位，保持兩臺相機靜止不動，精確標定兩者的距離、相對的X、Y、Z方向角度，但是兩臺相機大量的零部件加工、組裝、裝配及拍攝等等因素，不可能沒有誤差，經(jīng)過數(shù)十年的努力，距離以及角度標定的精度由毫米縮小至微米，至數(shù)十絲，幾近機械概念上的極限值，已難再有突破。相機間相互的絲毫誤差，導致測量、計算出的物體還原數(shù)據(jù)誤差被很大倍數(shù)放大，重建物體難以避免變形、失真。
[0006]因此，本領(lǐng)域在努力尋找探索更好的還原重建手段和方法。
[0007]專利申請?zhí)?01210280413.0《一種拍攝三維還原重建方法》和專利申請?zhí)?01210281322.9《一種數(shù)碼相機移動拍攝三維重建方法》，提出了一種外部標定的方法，即一臺數(shù)碼相機和一臺設(shè)置在數(shù)碼相機側(cè)部的光干涉源，根據(jù)被攝物或被攝物欲重建部位的大小和距離，以及還原的精度，選擇數(shù)碼相機的數(shù)碼后背(CCD)密度和數(shù)碼相機鏡頭焦距，配置數(shù)碼相機和光干涉源相互的間距和夾角，達到數(shù)碼相機和光干涉源拍攝圖像存在共面，達到被還原對象部位成像面積最大程度占有數(shù)碼相機的數(shù)碼后背(CCD)。在相關(guān)的拍攝程序中需要圖像獲取儀和光干涉源在一個拍攝架上無論上下左右能靈活機動地作各種距離和角度的調(diào)整。尤其，比如在拍攝還原敦煌石窟中的佛像彩塑時，洞窟體積有限，拍攝空間狹小，數(shù)碼相機和光干涉源離開拍攝對象的距離很近，因此數(shù)碼相機和光干涉源必須具有很大的角度調(diào)整范圍。為了完整還原彩塑，許多場合數(shù)碼相機和光干涉源還需要伸入彩塑的腋下、臂后、后側(cè)面等處去拍攝，此時需要數(shù)碼相機和光干涉源在狹小的空間有很長的前后伸縮距離，且伸入到狹小、背部空間人員無法直接手工調(diào)整拍攝角度時能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離的電控或遙控等等。對數(shù)碼相機和光干涉源安裝，配置、調(diào)整的特殊要求是現(xiàn)有技術(shù)沒有提供，無法實現(xiàn)的，為了更好地實現(xiàn)特殊對象的三維重建，迫切需要提供一種全方位，靈便機動的圖像獲取儀和光干涉源的一種三維重建儀。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于三維還原重建中拍攝還原對象的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，該三維重建儀采用簡單可靠的結(jié)構(gòu)使得相機和光源特別是能夠在狹小的空間場合全方位靈巧轉(zhuǎn)動，進行不同角度拍照。
[0009]技術(shù)方案
[0010]一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，主要由機械臂結(jié)構(gòu)、光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)、光源結(jié)構(gòu)、鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)、相機和底座組成；
[0011]機械臂結(jié)構(gòu)通過第一旋轉(zhuǎn)軸連接在底座上，底座上設(shè)有機械臂旋轉(zhuǎn)手柄、機械臂減速齒輪組、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，所述機械臂旋轉(zhuǎn)手柄依次通過機械臂減速齒輪組、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接第一旋轉(zhuǎn)軸；所述機械臂結(jié)構(gòu)主要由機械臂、機械臂鎖緊機構(gòu)、機械臂伸縮機構(gòu)、相機安裝機構(gòu)和相機安裝鎖緊機構(gòu)組成；
[0012]機械臂包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管的一端與第一旋轉(zhuǎn)軸連接，另一端套接在外管一端，所述外管的另一端連接所述相機安裝機構(gòu)和相機安裝鎖緊機構(gòu)；
[0013]機械臂鎖緊機構(gòu)主要由機械臂鎖緊抱塊、鎖緊手柄和機械臂鎖緊盤組成；機械臂鎖緊盤為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述底座上，其圓心正對第一旋轉(zhuǎn)軸軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述機械臂鎖緊抱塊固定在所述內(nèi)管上，并穿過上述圓弧槽與所述鎖緊手柄連接；
[0014]機械臂伸縮機構(gòu)主要由安裝在所述內(nèi)管上的斜齒條、安裝在所述外管內(nèi)部的斜齒輪、渦輪渦桿結(jié)構(gòu)和伸縮旋轉(zhuǎn)手柄組成；內(nèi)管從外管頭部插入使斜齒條和斜齒輪嚙合；所述伸縮旋轉(zhuǎn)手柄通過渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接斜齒輪；
[0015]相機安裝機構(gòu)為一 “L”型支撐板，其通過第二旋轉(zhuǎn)軸連接在所述外管上；所述外管上設(shè)有相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄、相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，所述相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄依次通過相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接第二旋轉(zhuǎn)軸；
[0016]相機安裝鎖緊機構(gòu)設(shè)置在所述外管和相機安裝機構(gòu)之間，主要由相機安裝鎖緊手柄和相機安裝鎖緊盤組成；相機安裝鎖緊盤為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述外管上，其圓心正對第二旋轉(zhuǎn)軸軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述相機安裝鎖緊手柄穿過上述圓弧槽與所述相機安裝機構(gòu)連接；
[0017]光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)包括后固定基座、梯形螺桿、與梯形螺桿外周螺接傳動的導螺母、與導螺母固定連接且藉由導螺母的推動可沿梯形螺桿軸向移動的光源滑動座；光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)通過后固定基座固定連接在底座上；
[0018]所述梯形螺桿在左側(cè)的末端處通過第一徑向軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座上，在右側(cè)的末端處通過一聯(lián)軸器與一電機相連接，在上述兩者之間靠近右側(cè)末端處通過第二徑向軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座上；在所述后固定基座上還固定設(shè)置有兩條直線導軌，兩條直線導軌均平行于所述梯形螺桿的軸線方向，且呈對稱地分布在所述梯形螺桿的兩側(cè)；所述光源滑動座移動地支承在所述直線導軌上，工作時，所述光源滑動座在所述導螺母的推動下沿著直線導軌方向滑動；在所述光源滑動座的側(cè)面上設(shè)置有一磁柵尺讀頭，相匹配地在所述后固定基座的相應(yīng)位置上設(shè)置有一磁柵尺；
[0019]光源結(jié)構(gòu)固定連接在所述光源滑動座上并可隨光源滑動座沿梯形螺桿軸向移動；
[0020]所述光源結(jié)構(gòu)包括用以產(chǎn)生光線的光源部件、反光碗、透鏡組及用于散發(fā)所述光源部件的熱量的排氣風扇；上述排氣風扇、反光碗、光源部件、透鏡組依次從右到左設(shè)置在光源結(jié)構(gòu)的殼體內(nèi)；所述反光碗設(shè)有第一焦點，所述光源部件位于所述第一焦點處，使得其產(chǎn)生的光線通過所述反光碗沿平行方向射出；所述透鏡組至少由第一透鏡和第二透鏡組成，第一透鏡具有第一焦距，所述第二透鏡平行于所述第一透鏡，所述第二透鏡與所述第一透鏡的距離是所述第一焦距的0.5倍到1.5倍；在光源結(jié)構(gòu)的殼體內(nèi)還設(shè)有一個用于安裝所述光源部件的燈管安裝基座，該燈管安裝基座包括一體成型的基座和多片肋片，上述多片肋片均為相同的橫向擺放的方形薄片，從上到下平行地分布在所述燈管安裝基座的前后兩側(cè)，且彼此上下間隔0.5-lmm的距離；在上述燈管安裝基座的上方還設(shè)置有一燈管支撐座，在殼體的上方設(shè)有一燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)，殼體的頂壁上設(shè)有開口，所述燈管支撐座穿過上述開口而連接所述燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)；
[0021]鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)包括方形滑板、固定連接在方形滑板前端的鏡頭安裝板以及前固定基座，鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)通過前固定基座固定連接在底座上；
[0022]所述方形滑板左右兩端分別固定連接有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑塊，在前固定基座上相匹配地設(shè)有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑槽，方形滑板通過長條狀燕尾滑塊在長條狀燕尾滑槽內(nèi)滑動從而在前固定基座內(nèi)前后滑動；
[0023]在所述前固定基座上還設(shè)有一旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述方形滑板的正下方，且通過一對軸承固定連接在所述長條狀燕尾滑槽的下側(cè)；在所述旋轉(zhuǎn)軸上連接有至少一個圓柱斜齒輪，在所述方形滑板的下端，圓柱斜齒輪的正上方相匹配設(shè)有至少一個直線長條狀斜齒條，圓柱斜齒輪與直線長條狀斜齒條正好嚙合；在所述旋轉(zhuǎn)軸的一端還設(shè)有一旋鈕；
[0024]相機固定安裝在所述機械臂結(jié)構(gòu)的相機安裝機構(gòu)上，其主要包括快門控制、皮腔和數(shù)碼裝置；
[0025]所述快門控制與皮腔的左端相連接，并通過一固定支架固定在一基座上；所述皮腔的右端與數(shù)碼裝置相連接，并固定在一移動支架上；在所述基座上設(shè)有一滑槽，所述移動支架的下端伸入所述滑槽內(nèi)并可沿滑槽左右滑動；
[0026]所述數(shù)碼裝置包括濾光層、鏡頭、電荷耦合元件(XD、信號采集模塊、脈沖紅外激光器及用于同步觸發(fā)快門控制、脈沖紅外激光器和信號采集模塊的同步控制電路；所述濾光層、鏡頭及CCD從右至左依次設(shè)置；所述CCD與所述信號采集模塊電連接；所述信號采集模塊、所述快門控制及所述脈沖紅外激光器與所述同步控制電路電連接。
[0027]進一步的，在所述相機安裝鎖緊盤和機械臂鎖緊盤的扇形肋板上均設(shè)有角度標尺。
[0028]進一步的，所述燈管安裝基座內(nèi)具有一個或一個以上的空腔，空腔沿肋片方向排列，且為槽道狀。
[0029]進一步的，在所述旋鈕上設(shè)有一止動旋鈕。
[0030]有益效果
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下技術(shù)效果:
[0032]1、本實用新型首次提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊，用于三維還原重建中拍攝還原對象，能使相機和光源實現(xiàn)全方位，靈便機動變化、調(diào)整的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀。采用本實用新型的技術(shù)方案，在狹小的空間，在緊湊的裝置器具上，可以實現(xiàn)相機和光源前后、上下、左右、旋轉(zhuǎn)、遠近距離全方位調(diào)節(jié)，拍攝的目的。
[0033]2、本實用新型特別是配置在機械臂結(jié)構(gòu)上的相機，結(jié)合機械臂結(jié)構(gòu)的伸縮機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，采用本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，在小范圍內(nèi)便可實現(xiàn)360度全方位適應(yīng)調(diào)節(jié)的效果，在本領(lǐng)域是一種獨特，巧妙的技術(shù)方案，有很大的經(jīng)濟性，實用性和創(chuàng)造性。
[0034]3、本實用新型的相機在鏡頭的前端設(shè)置了濾光層，當白天使用相機對室內(nèi)的人員目標拍攝時，室外光線中含有的大部分紅外線、紫外線以及可見光被濾光層濾光，又采用同步控制電路控制脈沖紅外激光發(fā)光時間、快門開通時間及數(shù)據(jù)采集的啟動時間，可以瞬間提高補光照明光強度與太陽本底紅外光強度之比，只余補光成像的紅外激光和太陽光中的小部分紅外光進入鏡頭并在CCD上成像，使拍攝室內(nèi)目標時的信噪比良好，從而可以拍攝到清晰的照片。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2為本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖3為本實用新型的機械臂結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖4為本實用新型的機械臂結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖5為本實用新型的機械臂結(jié)構(gòu)的后視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖6為本實用新型的光源結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖7為本實用新型的光源結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖8為本實用新型的光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖9為本實用新型的光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖10為本實用新型的光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)的另一個角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖11為本實用新型的鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖12為本實用新型的鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)的另一個角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖13為本實用新型的相機的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]其中:1、機械臂結(jié)構(gòu)，101、機械臂鎖緊機構(gòu)，102、機械臂鎖緊抱塊，103、機械臂伸縮機構(gòu)，104、相機安裝鎖緊機構(gòu)，105、相機安裝機構(gòu)，106、機械臂，161、內(nèi)管，162、外管，107、底座，108、第一旋轉(zhuǎn)軸，109、機械臂旋轉(zhuǎn)手柄，110、機械臂減速齒輪組，111、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，112、鎖緊手柄，113、機械臂鎖緊盤，114、斜齒條，115、伸縮旋轉(zhuǎn)手柄，116、第二旋轉(zhuǎn)軸，117、相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄，118、相機安裝鎖緊手柄，119、相機安裝鎖緊盤；2、光源結(jié)構(gòu)，21、排氣風扇，22、反光碗，23、光源部件，24、透鏡組，25、燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)，26、開口，27、燈管支撐座，28、燈管安裝基座；3、光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)，301、后固定基座，302、梯形螺桿，303、導螺母，304、光源滑動座，305、第一徑向軸承，306、第二徑向軸承，307、電機，308、聯(lián)軸器，309、直線導軌，310、磁柵尺讀頭，311、磁柵尺；4、鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)，401、前固定基座，402、鏡頭安裝板，403、方形滑板，404、長條狀燕尾滑塊，405、長條狀燕尾滑槽，406、旋轉(zhuǎn)軸，407、圓柱斜齒輪，408、直線長條狀斜齒條，409、旋鈕，410、止動旋鈕；5、相機，501、快門控制，502、皮腔，503、脈沖紅外激光器，504、固定支架，505、移動支架，506、CCD，507、信號采集模塊，508、同步控制電路，509、滑槽，510、基座，511、鏡頭，512、濾光層。

【具體實施方式】
[0049]下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本實用新型。
[0050]如圖1、圖2所示的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，主要由機械臂結(jié)構(gòu)1、光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)3、光源結(jié)構(gòu)2、鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)4、相機5和底座107組成。本實用新型首次提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊，用于三維還原重建中拍攝還原對象，能使相機和光源實現(xiàn)全方位，靈便機動變化、調(diào)整的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀。采用本實用新型的技術(shù)方案，在狹小的空間，在緊湊的裝置器具上，可以實現(xiàn)相機和光源前后、上下、左右、旋轉(zhuǎn)、遠近距離全方位調(diào)節(jié)，拍攝的目的。
[0051]如圖3、圖4和圖5所示的機械臂結(jié)構(gòu)I通過第一旋轉(zhuǎn)軸108連接在底座107上，底座107上設(shè)有機械臂旋轉(zhuǎn)手柄109、機械臂減速齒輪組110、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)111，所述機械臂旋轉(zhuǎn)手柄109依次通過機械臂減速齒輪組110、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)111連接第一旋轉(zhuǎn)軸108。機械臂旋轉(zhuǎn)手柄109依次通過機械臂減速齒輪組110、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)111連接第一旋轉(zhuǎn)軸108,從而通過第一旋轉(zhuǎn)軸108帶動機械臂106旋轉(zhuǎn),使得機械臂平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，安全可靠。
[0052]所述機械臂結(jié)構(gòu)主要由機械臂106、機械臂鎖緊機構(gòu)101、機械臂伸縮機構(gòu)103、相機安裝機構(gòu)105和相機安裝鎖緊機構(gòu)104組成；機械臂106包括內(nèi)管161和外管162，內(nèi)管161的一端與第一旋轉(zhuǎn)軸108連接，另一端套接在外管162 —端，所述外管162的另一端連接所述相機安裝機構(gòu)105和相機安裝鎖緊機構(gòu)104。
[0053]機械臂鎖緊機構(gòu)101主要由機械臂鎖緊抱塊102、鎖緊手柄112和機械臂鎖緊盤113組成；機械臂鎖緊盤113為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述底座107上，其圓心正對第一旋轉(zhuǎn)軸108軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述機械臂鎖緊抱塊102固定在所述內(nèi)管161上，并穿過上述圓弧槽與所述鎖緊手柄112連接。當通過機械臂旋轉(zhuǎn)手柄109調(diào)整機械臂106的角度后，通過鎖緊手柄112將機械臂106鎖緊在機械臂鎖緊盤113上，防止機械臂106上下晃動從而脫落。
[0054]機械臂伸縮機構(gòu)103主要由安裝在所述內(nèi)管161上的斜齒條114、安裝在所述外管162內(nèi)部的斜齒輪、渦輪渦桿結(jié)構(gòu)和伸縮旋轉(zhuǎn)手柄115組成；內(nèi)管161從外管162頭部插入使斜齒條Π4和斜齒輪嚙合；所述伸縮旋轉(zhuǎn)手柄115通過渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接斜齒輪。機械臂106可通過機械臂伸縮機構(gòu)103沿著機械臂106的軸向伸縮，從而帶動相機安裝機構(gòu)沿著機械臂106的軸向伸縮，固定于相機安裝機構(gòu)上的相機可在不同角度同時進行拍攝，使得光學相機的拍攝角度更加寬廣。
[0055]相機安裝機構(gòu)105為一“L”型支撐板，其通過第二旋轉(zhuǎn)軸116連接在所述外管162上；所述外管162上設(shè)有相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄117、相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，所述相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄117依次通過相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接第二旋轉(zhuǎn)軸116。
[0056]相機安裝鎖緊機構(gòu)104設(shè)置在所述外管162和相機安裝機構(gòu)105之間，主要由相機安裝鎖緊手柄118和相機安裝鎖緊盤119組成；相機安裝鎖緊盤119為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述外管162上,其圓心正對第二旋轉(zhuǎn)軸116軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述相機安裝鎖緊手柄118穿過上述圓弧槽與所述相機安裝機構(gòu)105連接。
[0057]本實用新型的機械臂結(jié)構(gòu)I旋轉(zhuǎn)而帶動相機安裝機構(gòu)105沿著一圓弧路徑擺動時，固定于相機安裝機構(gòu)上的相機可在不同角度同時進行拍攝，使得光學相機的拍攝角度更加寬廣。
[0058]圖8、圖9和圖10所示的光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)3包括后固定基座301、梯形螺桿302、與梯形螺桿302外周螺接傳動的導螺母303、與導螺母303固定連接且藉由導螺母303的推動可沿梯形螺桿302軸向移動的光源滑動座304 ;光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)3通過后固定基座301固定連接在底座107上。本實用新型通過電機帶動傳動精度高的梯形螺桿302和導螺母303傳動，傳動精度高，而且結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，使整機的體積更加緊湊合理。
[0059]所述梯形螺桿302在左側(cè)的末端處通過第一徑向軸承305可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座301上，在右側(cè)的末端處通過一聯(lián)軸器308與一電機307相連接，在上述兩者之間靠近右側(cè)末端處通過第二徑向軸承306可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座301上；在所述后固定基座301上還固定設(shè)置有兩條直線導軌309，兩條直線導軌309均平行于所述梯形螺桿302的軸線方向，且呈對稱地分布在所述梯形螺桿302的兩側(cè)；所述光源滑動座304移動地支承在所述直線導軌309上，工作時，所述光源滑動座304在所述導螺母303的推動下沿著直線導軌309方向滑動；在所述光源滑動座304的側(cè)面上設(shè)置有一磁柵尺讀頭310，相匹配地在所述后固定基座301的相應(yīng)位置上設(shè)置有一磁柵尺311。本實用新型通過磁柵尺讀頭310和磁柵尺311精確控制承載光源的光源滑動座304的位置，使得莫爾干涉的方法的測量精度更高。
[0060]如圖6、圖7所示的光源結(jié)構(gòu)2固定連接在所述光源滑動座304上并可隨光源滑動座304沿梯形螺桿302軸向移動。
[0061]所述光源結(jié)構(gòu)2包括用以產(chǎn)生光線的光源部件23、反光碗22、透鏡組24及用于散發(fā)所述光源部件23的熱量的排氣風扇21 ;上述排氣風扇21、反光碗22、光源部件23、透鏡組24依次從右到左設(shè)置在光源結(jié)構(gòu)2的殼體內(nèi)；所述反光碗22設(shè)有第一焦點，所述光源部件23位于所述第一焦點處，使得其產(chǎn)生的光線通過所述反光碗22沿平行方向射出；所述透鏡組24至少由第一透鏡和第二透鏡組成，第一透鏡具有第一焦距，所述第二透鏡平行于所述第一透鏡，所述第二透鏡與所述第一透鏡的距離是所述第一焦距的0.5倍到1.5倍；在光源結(jié)構(gòu)2的殼體內(nèi)還設(shè)有一個用于安裝所述光源部件23的燈管安裝基座28，該燈管安裝基座28包括一體成型的基座和多片肋片，上述多片肋片均為相同的橫向擺放的方形薄片，從上到下平行地分布在所述燈管安裝基座28的前后兩側(cè)，且彼此上下間隔0.5-lmm的距離。燈管產(chǎn)生的熱量通過基座傳導到各個肋片上。該肋片為方形薄片，采用鋁或銅制成，設(shè)有多個，呈平行分布，散熱面積大，散熱效率高，提高了燈管的使用壽命。
[0062]在上述燈管安裝基座28的上方還設(shè)置有一燈管支撐座27，在殼體的上方設(shè)有一燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)25，殼體的頂壁上設(shè)有開口 26，所述燈管支撐座27穿過上述開口 26而連接所述燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)25。所述燈管安裝基座28內(nèi)具有一個或一個以上的空腔，空腔沿肋片方向排列，且為槽道狀。通過燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)25調(diào)節(jié)燈管支撐座27的高度，從而調(diào)整燈管和各個位置之間的相對位置，消除雜散光效果好。結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且調(diào)整方便。
[0063]如圖11和圖12所示的鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)4包括方形滑板403、固定連接在方形滑板403前端的鏡頭安裝板402以及前固定基座401，鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)4通過前固定基座401固定連接在底座107上。
[0064]所述方形滑板403左右兩端分別固定連接有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑塊404，在前固定基座401上相匹配地設(shè)有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑槽405，方形滑板403通過長條狀燕尾滑塊404在長條狀燕尾滑槽405內(nèi)滑動從而在前固定基座401內(nèi)前后滑動。本實用新型通過相互匹配的長條狀燕尾滑塊404和長條狀燕尾滑槽405之間的滑動來調(diào)整鏡頭聚焦，提高了傳動精度，簡化了裝配。
[0065]在所述前固定基座401上還設(shè)有一旋轉(zhuǎn)軸406，該旋轉(zhuǎn)軸406設(shè)置在所述方形滑板403的正下方，且通過一對軸承固定連接在所述長條狀燕尾滑槽405的下側(cè)；在所述旋轉(zhuǎn)軸406上連接有至少一個圓柱斜齒輪407，在所述方形滑板403的下端，圓柱斜齒輪407的正上方相匹配設(shè)有至少一個直線長條狀斜齒條408，圓柱斜齒輪407與直線長條狀斜齒條408正好嚙合；在所述旋轉(zhuǎn)軸406的一端還設(shè)有一旋鈕409。本實用新型通過相互匹配的圓柱斜齒輪407與直線長條狀斜齒條408嚙合來傳動調(diào)節(jié)鏡頭聚焦，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，使整機的體積更加緊湊合理。
[0066]如圖13所示的相機5固定安裝在所述機械臂結(jié)構(gòu)I的相機安裝機構(gòu)105上，其主要包括快門控制501、皮腔502和數(shù)碼裝置。
[0067]所述快門控制501與皮腔502的左端相連接，并通過一固定支架504固定在一基座510上；所述皮腔502的右端與數(shù)碼裝置相連接，并固定在一移動支架505上；在所述基座510上設(shè)有一滑槽509，所述移動支架505的下端伸入所述滑槽509內(nèi)并可沿滑槽509左右滑動。
[0068]所述數(shù)碼裝置包括濾光層512、鏡頭511、電荷稱合兀件(XD506、信號米集模塊507、脈沖紅外激光器503及用于同步觸發(fā)快門控制501、脈沖紅外激光器503和信號采集模塊507的同步控制電路508 ;所述濾光層512、鏡頭511及(XD506從右至左依次設(shè)置；所述CCD506與所述信號采集模塊507電連接；所述信號采集模塊507、所述快門控制501及所述脈沖紅外激光器503與所述同步控制電路508電連接。本實用新型在鏡頭的前端設(shè)置了濾光層512，當白天使用相機對室內(nèi)的人員目標拍攝時，室外光線中含有的大部分紅外線、紫外線以及可見光被濾光層512濾光，又采用同步控制電路508控制脈沖紅外激光器503的發(fā)光時間、快門開通時間及數(shù)據(jù)采集的啟動時間，可以瞬間提高補光照明光強度與太陽本底紅外光強度之比，只余補光成像的紅外激光和太陽光中的小部分紅外光進入鏡頭并在CCD上成像，使拍攝車內(nèi)或房間內(nèi)目標時的信噪比良好，從而可以拍攝到清晰的照片。
[0069]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征及其優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人士應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施條例的限制，上述實施條例和說明書中描述的只是用于說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型原理和范圍的前提下，本實用新型還可有各種變化和改進，這些變化和改進都屬于要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。
[0070]本實用新型要求保護范圍同所附的權(quán)利要求書及其它等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，其特征在于:主要由機械臂結(jié)構(gòu)(I)、光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)(3)、光源結(jié)構(gòu)(2)、鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)(4)、相機(5)和底座(107)組成；機械臂結(jié)構(gòu)(I)通過第一旋轉(zhuǎn)軸(108)連接在底座(107)上，底座(107)上設(shè)有機械臂旋轉(zhuǎn)手柄(109)、機械臂減速齒輪組(110)、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)(111)，所述機械臂旋轉(zhuǎn)手柄(109)依次通過機械臂減速齒輪組(110)、機械臂渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)(111)連接第一旋轉(zhuǎn)軸(108);所述機械臂結(jié)構(gòu)主要由機械臂(106)、機械臂鎖緊機構(gòu)(101)、機械臂伸縮機構(gòu)(103)、相機安裝機構(gòu)(105)和相機安裝鎖緊機構(gòu)(104)組成； 機械臂(106)包括內(nèi)管(161)和外管(162)，內(nèi)管(161)的一端與第一旋轉(zhuǎn)軸(108)連接，另一端套接在外管(162) —端，所述外管(162)的另一端連接所述相機安裝機構(gòu)(105)和相機安裝鎖緊機構(gòu)(104)； 機械臂鎖緊機構(gòu)(101)主要由機械臂鎖緊抱塊(102)、鎖緊手柄(112)和機械臂鎖緊盤(113)組成；機械臂鎖緊盤(113)為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述底座(107)上，其圓心正對第一旋轉(zhuǎn)軸(108)軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述機械臂鎖緊抱塊(102)固定在所述內(nèi)管(161)上，并穿過上述圓弧槽與所述鎖緊手柄(112)連接； 機械臂伸縮機構(gòu)(103)主要由安裝在所述內(nèi)管(161)上的斜齒條(114)、安裝在所述外管(162)內(nèi)部的斜齒輪、渦輪渦桿結(jié)構(gòu)和伸縮旋轉(zhuǎn)手柄(115)組成；內(nèi)管(161)從外管(162)頭部插入使斜齒條(114)和斜齒輪嚙合；所述伸縮旋轉(zhuǎn)手柄(115)通過渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接斜齒輪； 相機安裝機構(gòu)(105)為一 “L”型支撐板，其通過第二旋轉(zhuǎn)軸(116)連接在所述外管(162)上；所述外管(162)上設(shè)有相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄(117)、相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，所述相機安裝旋轉(zhuǎn)手柄(117)依次通過相機安裝減速齒輪組、相機安裝渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)連接第二旋轉(zhuǎn)軸(116)； 相機安裝鎖緊機構(gòu)(104)設(shè)置在所述外管(162)和相機安裝機構(gòu)(105)之間，主要由相機安裝鎖緊手柄(118)和相機安裝鎖緊盤(119)組成；相機安裝鎖緊盤(119)為一扇形肋板，該扇形肋板固定在所述外管(162)上，其圓心正對第二旋轉(zhuǎn)軸(116)軸心；在該扇形肋板的扇形面上開鑿有一圓弧槽，該圓弧槽靠近扇形肋板的圓弧，且其開鑿方向與圓弧一致；所述相機安裝鎖緊手柄(118)穿過上述圓弧槽與所述相機安裝機構(gòu)(105)連接； 光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)(3)包括后固定基座(301)、梯形螺桿(302)、與梯形螺桿(302)外周螺接傳動的導螺母(303)、與導螺母(303)固定連接且藉由導螺母(303)的推動可沿梯形螺桿(302)軸向移動的光源滑動座(304);光源后聚焦傳動結(jié)構(gòu)(3)通過后固定基座(301)固定連接在底座(107)上； 所述梯形螺桿(302)在左側(cè)的末端處通過第一徑向軸承(305)可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座(301)上，在右側(cè)的末端處通過一聯(lián)軸器(308)與一電機(307)相連接，在上述兩者之間靠近右側(cè)末端處通過第二徑向軸承(306)可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述后固定基座(301)上；在所述后固定基座(301)上還固定設(shè)置有兩條直線導軌(309)，兩條直線導軌(309)均平行于所述梯形螺桿(302)的軸線方向，且呈對稱地分布在所述梯形螺桿(302)的兩側(cè)；所述光源滑動座(304)移動地支承在所述直線導軌(309)上，工作時，所述光源滑動座(304)在所述導螺母(303)的推動下沿著直線導軌(309)方向滑動；在所述光源滑動座(304)的側(cè)面上設(shè)置有一磁柵尺讀頭(310)，相匹配地在所述后固定基座(301)的相應(yīng)位置上設(shè)置有一磁柵尺(311)； 光源結(jié)構(gòu)(2)固定連接在所述光源滑動座(304)上并可隨光源滑動座(304)沿梯形螺桿(302)軸向移動； 所述光源結(jié)構(gòu)(2)包括用以產(chǎn)生光線的光源部件(23)、反光碗(22)、透鏡組(24)及用于散發(fā)所述光源部件(23)的熱量的排氣風扇(21);上述排氣風扇(21)、反光碗(22)、光源部件(23)、透鏡組(24)依次從右到左設(shè)置在光源結(jié)構(gòu)(2)的殼體內(nèi)；所述反光碗(22)設(shè)有第一焦點，所述光源部件(23)位于所述第一焦點處，使得其產(chǎn)生的光線通過所述反光碗(22)沿平行方向射出；所述透鏡組(24)至少由第一透鏡和第二透鏡組成，第一透鏡具有第一焦距，所述第二透鏡平行于所述第一透鏡，所述第二透鏡與所述第一透鏡的距離是所述第一焦距的0.5倍到1.5倍；在光源結(jié)構(gòu)(2)的殼體內(nèi)還設(shè)有一個用于安裝所述光源部件(23)的燈管安裝基座(28)，該燈管安裝基座(28)包括一體成型的基座和多片肋片，上述多片肋片均為相同的橫向擺放的方形薄片，從上到下平行地分布在所述燈管安裝基座(28)的前后兩側(cè)，且彼此上下間隔0.5-lmm的距離；在上述燈管安裝基座(28)的上方還設(shè)置有一燈管支撐座(27)，在殼體的上方設(shè)有一燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)(25)，殼體的頂壁上設(shè)有開口(26)，所述燈管支撐座(27)穿過上述開口(26)而連接所述燈管調(diào)節(jié)機構(gòu)(25)； 鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)(4)包括方形滑板(403)、固定連接在方形滑板(403)前端的鏡頭安裝板(402)以及前固定基座(401)，鏡頭前聚焦傳動結(jié)構(gòu)(4)通過前固定基座(401)固定連接在底座(107)上； 所述方形滑板(403)左右兩端分別固定連接有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑塊(404)，在前固定基座(401)上相匹配地設(shè)有兩條呈平行分布的長條狀燕尾滑槽(405)，方形滑板(403)通過長條狀燕尾滑塊(404)在長條狀燕尾滑槽(405)內(nèi)滑動從而在前固定基座(401)內(nèi)前后滑動； 在所述前固定基座(401)上還設(shè)有一旋轉(zhuǎn)軸(406)，該旋轉(zhuǎn)軸(406)設(shè)置在所述方形滑板(403)的正下方，且通過一對軸承固定連接在所述長條狀燕尾滑槽(405)的下側(cè)；在所述旋轉(zhuǎn)軸(406)上連接有至少一個圓柱斜齒輪(407)，在所述方形滑板(403)的下端，圓柱斜齒輪(407)的正上方相匹配設(shè)有至少一個直線長條狀斜齒條(408)，圓柱斜齒輪(407)與直線長條狀斜齒條(408)正好嚙合；在所述旋轉(zhuǎn)軸(406)的一端還設(shè)有一旋鈕(409)； 相機(5)固定安裝在所述機械臂結(jié)構(gòu)(I)的相機安裝機構(gòu)(105)上，其主要包括快門控制(501)、皮腔(502)和數(shù)碼裝置； 所述快門控制(501)與皮腔(502)的左端相連接，并通過一固定支架(504)固定在一基座(510)上；所述皮腔(502)的右端與數(shù)碼裝置相連接，并固定在一移動支架(505)上；在所述基座(510)上設(shè)有一滑槽(509)，所述移動支架(505)的下端伸入所述滑槽(509)內(nèi)并可沿滑槽(509)左右滑動； 所述數(shù)碼裝置包括濾光層(512)、鏡頭(511)、電荷耦合元件CCD(506)、信號采集模塊(507)、脈沖紅外激光器(503)及用于同步觸發(fā)快門控制(501)、脈沖紅外激光器(503)和信號采集模塊(507)的同步控制電路(508);所述濾光層(512)、鏡頭(511)及CCD (506)從右至左依次設(shè)置；所述CXD (506)與所述信號采集模塊(507)電連接；所述信號采集模塊(507)、所述快門控制(501)及所述脈沖紅外激光器(503)與所述同步控制電路(508)電連 接。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，其特征在于:在所述相機安裝鎖緊盤(119)和機械臂鎖緊盤(113)的扇形肋板上均設(shè)有角度標尺。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，其特征在于:所述燈管安裝基座(28)內(nèi)具有一個或一個以上的空腔，空腔沿肋片方向排列，且為槽道狀。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的便攜式自適應(yīng)圖像三維重建儀，其特征在于:在所述旋鈕(409)上設(shè)有一止動旋鈕(410)。
【文檔編號】G03B17/56GK203965793SQ201420353611
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】周祖明 申請人:嘉善天慧光電科技有限公司