[发明专利]一种用于投影栅相位双目立体视觉三维形貌测量的框架

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于投影栅相位双目立体视觉三维形貌测量的框架，它适用于现场在线三维测量、光学非接触三维测量、投影栅相位双目立体视觉测量，特别适用于对体积、重量、热稳定性、测量精度有较高要求的投影栅相位双目立体视觉测量，属于光学三维测量技术领域。

背景技术

光学非接触三维测量以其非接触、高精度、适于在线测量、可获取目标表面稠密点云的优点，在加工现场在线测量领域获得越来越多的应用。投影栅相位双目立体视觉测量技术具有高精度、良好的被测对象适应性等特点，已经成为在线光学非接触三维测量的主流技术。

双目立体视觉系统的测量精度尤其是在线测量精度，直接受基线距离和基线精度的影响，因此必须仔细设计系统基线距离并精密标定实际基线距离。实际测量系统的基线距离由测量系统的框架结构确定。用于加工现场的在线测量，环境温度的变化以及系统运行时发热导致的温度升高，会因金属材料的“热胀冷缩”效应而影响基线距离不准，从而影响系统的测量精度。另一方面，在线测量应用要求双目立体视觉系统体积尽可能小，重量尽可能轻，以便于将测量系统与加工设备集成。因此，需要对双目视觉测量系统的结构框架进行优化设计，在保证系统尺寸满足在线测量要求的前提下，可以适应在线测量的要求，仍然保持高精度测量。

目前的双目立体视觉测量系统虽然可以直接应用于加工现场，但其没有与加工设备集成，所以对系统体积、重量的以及与加工设备集成性方面没有过多的要求。尚未见有关于与加工设备集成的双目立体视觉三维测量系统结构框架设计方面的专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于投影栅相位双目立体视觉三维形貌测量的框架，它具有良好的热稳定性以保证系统的基线精度，同时满足在线测量体积小、重量轻的要求，且具有良好的与加工设备集成能力。框架结构采用组合式结构，外形似一个带圆手柄的提篮式结构，该框架结构的底框用来固定投射装置，该框架结构的连接柄用来将测量系统与加工设备连接集成，该框架结构的主框架连接起底框和连接柄，用来安装左右两个相机，保证基线距离和来年各个相机与投射装置的相对位置和姿态；主框架采用一体化成型，增设三个筋板增加刚度。主框架和底框采用硬铝合金材料，重量轻且具有良好的散热能力。实际测试表明采用这种结构构建的投影栅相位双目立体视觉系统具有良好的精度、热稳定性能和与加工设备集成性能。

本发明一种用于投影栅相位双目立体视觉三维形貌测量的框架，见图1、图2、图3、图3A和图4，其外形似一个带圆手柄的提篮，它是由底框（1）、主框架（2）和连接柄（3）组成，主框架（2）与底框（1）间通过螺栓连接，且主框架（2）的A面（2a）与底框（1）的A面（1a）接触；连接柄（3）与主框架（2）通过螺栓连接，且连接柄（3）的外圆面（3c）、平面（3a）与主框架（2）的内圆面（2b）配接。

所述底框（1），见图2，其外形是一个没有顶盖的箱式盒体形状，由底板和四个围边组成。其材料为硬铝合金，其B侧面（1b）和C侧面（1c）上设有四个沉头螺纹孔（101、102、103、104），用于在水平面内固定卡紧投射装置；底框（1）的D底面（1d）上设有八个尺寸不等带圆角的方孔（111、112、113、114、115、116、117、118），在减轻重量的同时，有助于提高散热性能；底框（1）的D底面（1d）上还设有螺纹孔（121），作为备用连接孔，在测量系统不与加工设备集成时，可与标准的三脚架螺纹连接，用来固定测量系统。底框（1）的E面（1e）上设有四个沉头通孔（131、132、133、134），用于与主框架（2）的连接；

所述主框架（2），见图3，其外形是一个类似π字形的架式金属结构件。材料为硬铝合金，其上表面C面（2c）上设置六个通孔（211、212、213；221、222、223）分别用于固定左相机和右相机的连接；其上表面C面（2c）还设有两个三角形的加强筋板（2e、2f）与2c面垂直连接；其下表面设有一个三角形的加强筋板（2d）与主框架（2）的底平面（2h）、侧平面（2k）垂直连接；其上表面C面（2c）设有立方体状凸台（2g）；凸台中部上设有通透的内圆面（2b），与连接柄（3）的平面（3a）、外圆面（3c）配接；凸台上部设置有两个沉头螺纹孔（201、202），用于与连接柄3固定，保证可靠连接；其下支腿式的底部A面（2a）设置有四个螺纹孔（231、232、233、234），用于与底框（1）的（1e）面上设有的四个沉头通孔（131、132、133、134）连接；