本實(shí)用新型涉及影像測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置。

背景技術(shù)：

影像學(xué)測量裝置具有測量速度快，無需接觸等特點(diǎn)，因此在精確測量領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在高精度的影像學(xué)測量裝置中，經(jīng)常采用遠(yuǎn)心鏡頭(Telecentric lens)來降低裝置中鏡頭光學(xué)畸變，以及消除透視誤差，并在不同拍攝距離獲得恒定的放大率。

遠(yuǎn)心鏡頭的放大率標(biāo)定以及鏡頭光軸傾角標(biāo)定對(duì)于后續(xù)計(jì)算被測量物體的平面尺寸至關(guān)重要?，F(xiàn)在普遍采用的技術(shù)是使用印有黑白相間的棋盤格標(biāo)定板，將其放入視野內(nèi)，通過圖像處理的軟件算法提取出標(biāo)定結(jié)果后，帶入到尺寸計(jì)算中，即采用先標(biāo)定后測量的離線標(biāo)定方法。然而，在實(shí)際測量中，因作業(yè)人員對(duì)設(shè)備的接觸，或者因周邊設(shè)備的震動(dòng)等，事先標(biāo)定好的參數(shù)時(shí)時(shí)刻刻都有可能發(fā)生變化。一旦標(biāo)定結(jié)果存在誤差，直到下次離線標(biāo)定為止，這些誤差都會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生持續(xù)性的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置，包括拍攝單元和計(jì)算單元構(gòu)成，所述拍攝單元包含相機(jī)、鏡頭、線激光發(fā)射器、標(biāo)準(zhǔn)件和直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算單元包含計(jì)算機(jī)，所述標(biāo)準(zhǔn)件具有臺(tái)階構(gòu)造，任意兩個(gè)臺(tái)階之間具有一定高度差，標(biāo)準(zhǔn)件至少提供兩個(gè)高度差，供計(jì)算單元提取激光線在不同臺(tái)階上的位移量，并計(jì)算激光線的傾角方程；臺(tái)階的水平面平行于直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)平面，臺(tái)階的垂直面與臺(tái)階水平面保持垂直；每一個(gè)臺(tái)階的高度通過其他測量設(shè)備測量后已經(jīng)精確已知；標(biāo)準(zhǔn)件和被測對(duì)象均同時(shí)位于相機(jī)的鏡頭視野內(nèi)清晰可見位置；所述線激光發(fā)射器從相機(jī)斜側(cè)方向入射，入射激光線方向在直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面所呈現(xiàn)亮線方向與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)行進(jìn)方向垂直；從線激光發(fā)射器中發(fā)出射線的發(fā)散角度足以在被測量工件表面、標(biāo)準(zhǔn)件表面、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面呈現(xiàn)出清晰亮線；直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和其控制器組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及其他必要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述標(biāo)準(zhǔn)件可以為單邊，位于被測對(duì)象的一側(cè)，也可以為雙邊，位于被測對(duì)象的兩側(cè)。

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：所述標(biāo)準(zhǔn)件可以為具有某種高度變化幾何形狀的鏤空結(jié)構(gòu)，也可以為表面印有某種高度變化幾何形狀的非鏤空結(jié)構(gòu)；其幾何形狀的尺寸、高度變化精確可知。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置，結(jié)構(gòu)新穎；本實(shí)用新型可以在測量中對(duì)每一張圖像進(jìn)行獨(dú)立實(shí)時(shí)的標(biāo)定，獲取拍攝瞬間的激光線位移量和物理高度的換算關(guān)系，從而使得標(biāo)定結(jié)果具有良好的實(shí)時(shí)性，最終改善測量結(jié)果精度；本實(shí)用新型相機(jī)和鏡頭連接好后固定到安裝支架上可清晰拍攝被測量物體的高度位置。標(biāo)準(zhǔn)件固定到安裝到支架上，高度為相機(jī)可清晰拍攝到標(biāo)準(zhǔn)件各個(gè)臺(tái)階平面的高度位置，并保持標(biāo)準(zhǔn)件的水平面與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面平行；水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝固定到支架上，保證水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)被測量物體運(yùn)動(dòng)時(shí)可以完整通過相機(jī)的視野范圍。

附圖說明

圖1為具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置中拍攝單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置中激光器和標(biāo)準(zhǔn)件位置示意圖。

圖4為具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置中標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-計(jì)算單元、2-拍攝單元、3-相機(jī)、4-鏡頭、5-標(biāo)準(zhǔn)件、6-拍攝臺(tái)、7-直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、8-被測對(duì)象、9-線激光發(fā)射器、10-標(biāo)準(zhǔn)件第一高度差、11-標(biāo)準(zhǔn)件第二高度差。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

請(qǐng)參閱圖1-4，一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置，包括拍攝單元2和計(jì)算單元1構(gòu)成，所述拍攝單元2包含相機(jī)3、鏡頭4、線激光發(fā)射器9、標(biāo)準(zhǔn)件5和直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，所述計(jì)算單元1包含計(jì)算機(jī)，所述標(biāo)準(zhǔn)件5具有臺(tái)階構(gòu)造，任意兩個(gè)臺(tái)階之間具有一定高度差，標(biāo)準(zhǔn)件5至少提供兩個(gè)高度差，本實(shí)施中標(biāo)準(zhǔn)件上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)件第一高度差10和標(biāo)準(zhǔn)件第二高度差11；供計(jì)算單元1提取激光線在不同臺(tái)階上的位移量，并計(jì)算激光線的傾角方程；臺(tái)階的水平面平行于直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的移動(dòng)平面，臺(tái)階的垂直面與臺(tái)階水平面保持垂直；每一個(gè)臺(tái)階的高度通過其他測量設(shè)備測量后已經(jīng)精確已知；臺(tái)階狀的標(biāo)準(zhǔn)件5可以為單邊，位于被測對(duì)象8的一側(cè)，也可以為雙邊，位于被測對(duì)象8的兩側(cè)；標(biāo)準(zhǔn)件5和被測對(duì)象8均同時(shí)位于相機(jī)3的鏡頭4視野內(nèi)清晰可見位置；標(biāo)準(zhǔn)件5可以為具有某種高度變化幾何形狀的鏤空結(jié)構(gòu)，也可以為表面印有某種高度變化幾何形狀的非鏤空結(jié)構(gòu)；其幾何形狀的尺寸、高度變化精確可知；所述線激光發(fā)射器9從相機(jī)3斜側(cè)方向入射，入射激光線方向在直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7上表面所呈現(xiàn)亮線方向與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7行進(jìn)方向垂直；從線激光發(fā)射器9中發(fā)出射線的發(fā)散角度足以在被測量工件表面、標(biāo)準(zhǔn)件表面、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面呈現(xiàn)出清晰亮線；直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7包括電機(jī)和其控制器組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及其他必要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的工作原理是：本實(shí)用新型提供一種具有實(shí)時(shí)高度標(biāo)定功能的三維影像測量裝置；因標(biāo)準(zhǔn)件的臺(tái)階形狀、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面、被測量物體的上表面存在高度差異，激光線在不同高度平面，呈現(xiàn)出相應(yīng)的位移量；軟件算法通過臺(tái)階上的位移量和已知的高度差，計(jì)算出激光線傾角方程，再根據(jù)被測量物體的上表面的激光線到直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面的位移量，求解被測量物體的上表面高度；本實(shí)用新型操作步驟：1.將被測量物體放置在直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)被測量物體沿著直線運(yùn)動(dòng)并通過相機(jī)視野范圍；2.從被測量對(duì)象進(jìn)入視野開始，相機(jī)不斷獲取圖像。計(jì)算機(jī)運(yùn)行圖像處理算法，從每一張圖像中，首先通過不同臺(tái)階高度上的激光線位移量和實(shí)際臺(tái)階高度差的數(shù)據(jù)，計(jì)算出激光線傾斜方程。然后提取直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)載物平面的激光線和被測量物體當(dāng)前表面的激光線的位移量，代入激光線傾斜方程算出被測量物體當(dāng)前表面到達(dá)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)載物平面的高度差；3.不斷重復(fù)步驟2，從每一拍攝時(shí)刻圖片中獲取被測測量物體不同位置的高度信息，直至被測量對(duì)象移出視野，最終統(tǒng)計(jì)形成完成的被測物完整的高度信息。

上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。