專利名稱：一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
目前，針對(duì)高溫鍛件熱態(tài)在位檢測(cè)技術(shù)是一個(gè)難點(diǎn)，針對(duì)此問題，工作者開發(fā)出多種檢測(cè)系統(tǒng)，但不能滿足實(shí)際需要。如三維重構(gòu)系統(tǒng)中雙相機(jī)標(biāo)定方法發(fā)明專利公開號(hào)為(CN1851752A)，提出的雙相機(jī)標(biāo)定裝置，比較完整的標(biāo)定了兩個(gè)相機(jī)的內(nèi)外方位元素。然而該標(biāo)定裝置在利用標(biāo)定板進(jìn)行標(biāo)定時(shí)依賴周圍環(huán)境強(qiáng)度，沒有考慮標(biāo)定光源問題，無法適合車間環(huán)境強(qiáng)度復(fù)雜的工廠實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)普遍適用性較差。測(cè)量系統(tǒng)中的攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定方法發(fā)明專利公開號(hào)為(CA101876532A)，提出的雙相機(jī)標(biāo)定裝置，將靶標(biāo)投影在廠房?jī)?nèi)一個(gè)比較光潔的平面上，來標(biāo)定相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，將外參數(shù)靶標(biāo)投影在鍛壓機(jī)立柱上，用兩臺(tái) 經(jīng)緯儀測(cè)量特征點(diǎn)的實(shí)際距離，來標(biāo)定兩個(gè)相機(jī)的外參數(shù)。但是鍛件鑄造車間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，每次并不能都選擇合適的光潔平面和恰當(dāng)?shù)牧⒅贿m應(yīng)在大場(chǎng)景、鑄造車間環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合使用。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實(shí)用新型的目的就是提供一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車間內(nèi)正在鑄造的高溫鍛件的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量及各個(gè)斷面測(cè)量，有效解決現(xiàn)有技術(shù)適用性差，測(cè)量精確度低，不能滿足實(shí)際測(cè)量需求的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，包括平面標(biāo)定板和攝影光源裝置，所述的平面標(biāo)定板包括板體，板體上部中間有標(biāo)定板把手，標(biāo)定板體上交錯(cuò)分布有編碼志點(diǎn)和反光標(biāo)志點(diǎn)；所述的攝影光源裝置包括光源底座、光源和光源控制器，光源底座為3個(gè)，每個(gè)光源底座中心裝有相機(jī)，相機(jī)周邊在光源底座上均布有與相機(jī)相連的光源系統(tǒng)，光源控制器經(jīng)三根觸發(fā)信號(hào)線分別接三個(gè)光源底座上的相機(jī)，光源控制器經(jīng)三根光源電源線分別接光源系統(tǒng)，光源控制器上裝有接光源控制器的電源線，光源控制器裝有與電源相連的電源開關(guān)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量速度快，精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、遠(yuǎn)近距離的測(cè)量，同時(shí)實(shí)時(shí)獲得在位的高溫鍛件三維模型，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鍛件的實(shí)際生產(chǎn)過程，可以很好滿足高溫鍛件熱態(tài)在位尺寸測(cè)量的要求。

附圖I為本實(shí)用新型二維平面標(biāo)定板結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本實(shí)用新型攝影LED光源結(jié)構(gòu)圖。附圖3為本實(shí)用新型攝影光源裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
[0009]
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體描述。由圖1-3所示，本實(shí)用新型包括平面標(biāo)定板和攝影光源裝置，所述的平面標(biāo)定板包括板體，板體I上部中間有標(biāo)定板把手4，標(biāo)定板體I上交錯(cuò)分布有編碼志點(diǎn)3和反光標(biāo)志點(diǎn)2 ;所述的攝影光源裝置包括光源底座5、光源12和光源控制器7，光源底座為3個(gè)，每個(gè)光源底座中心裝有相機(jī)6,相機(jī)周邊在光源底座5上均布有與相機(jī)相連的光源系統(tǒng)12,光源控制器7經(jīng)三根觸發(fā)信號(hào)線9a、9b、9c分別接三個(gè)光源底座上的相機(jī)6a、6b、6c，光源控制器7經(jīng)三根光源電源線10a、IObUOc分別接光源系統(tǒng)12，光源控制器7上裝有接光源控制器的電源線11，光源控制器裝有與電源相連的電源開關(guān)8。 所述的光源底座5包括第一光源底座5a、第二光源底座5b、第三光源底座5c組成。所述的標(biāo)定點(diǎn)為42個(gè)，編碼標(biāo)定點(diǎn)為9個(gè)。所述的光源系統(tǒng)12為L(zhǎng)ED光源，至少有6個(gè)，均布在相機(jī)周邊和圓形底座上。本實(shí)用新型所述的二維平面標(biāo)定板，是碳纖維材質(zhì)，尺寸為600mmX600mmX5mm,上面粘貼42個(gè)標(biāo)志點(diǎn)、9個(gè)編碼標(biāo)志點(diǎn),這51個(gè)點(diǎn)位的相對(duì)位置即每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)已經(jīng)確定，標(biāo)定板頂端有一個(gè)把手。所述的標(biāo)志點(diǎn)和編碼標(biāo)志點(diǎn)，是采用定向回光反射材料制成直徑為6_的回光反射標(biāo)志，編碼標(biāo)志點(diǎn)采用點(diǎn)狀分布型編碼標(biāo)志。成像圖像中，標(biāo)志點(diǎn)的圖像與背景的亮度對(duì)比明顯，產(chǎn)生“準(zhǔn)二值影像”，經(jīng)過圖像處理獲得高精度標(biāo)志點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)，編碼標(biāo)志點(diǎn)圖像在圖像處理中能夠自動(dòng)識(shí)別。該二維標(biāo)定板重I. 5kg, 51個(gè)點(diǎn)位的分布設(shè)計(jì)合理，三維坐標(biāo)精度高，保證每張圖片有四個(gè)以上的編碼標(biāo)志點(diǎn)清晰成像，滿足高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的要求。該二維標(biāo)定板上方有一個(gè)把手，手握把手，在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定過程中可以方便進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移等操作，拍攝多組標(biāo)定圖像，簡(jiǎn)單實(shí)用。該二維標(biāo)定板采用碳纖維材料制作，重量輕，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，不變形，尤其是不受溫度變化而發(fā)生變形，可以很好地適應(yīng)高溫鍛件現(xiàn)場(chǎng)的溫度環(huán)境。用于高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量的三個(gè)光源，安裝在三個(gè)圓盤狀光源底座上，每個(gè)光源上環(huán)形均勻布置有六支LED光源系統(tǒng)，該光源系統(tǒng)由光源控制器控制，在三個(gè)光源底座中心部位各安裝一個(gè)相機(jī)。LED光源滿足亮度可調(diào)節(jié)、工作溫度低、實(shí)現(xiàn)均衡、無閃爍、無陰影攝像功能，使用方便，能夠滿足非接觸、遠(yuǎn)近距離，不同光強(qiáng)條件的高溫鍛件熱態(tài)在位檢測(cè)的要求。采用環(huán)形均勻排列6支大功率LED，在和相機(jī)同步工作拍攝二維標(biāo)定板時(shí)保證在微秒級(jí)的曝光時(shí)間內(nèi)采集到清晰的二維標(biāo)定板圖像。LED是半導(dǎo)體發(fā)光器件，將微量的電流幾乎全部轉(zhuǎn)化成可見光能，光效可以達(dá)到50 210流明/瓦，光譜窄。該攝影光源節(jié)能效率高，具有工作電壓低、電流小、亮度高的特性。在相同照明效果質(zhì)量下，該攝影LED光源比傳統(tǒng)光源節(jié)能80% 90%。該攝影光源使用周期較長(zhǎng)，LED利用固態(tài)半導(dǎo)體芯片將電能轉(zhuǎn)化為光能，外加環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊，LED壽命在10萬小時(shí)以上，維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。該攝影光源安全性高，由于使用低電壓驅(qū)動(dòng)，發(fā)光穩(wěn)定，無污染，無頻閃問題。該攝影光源觸發(fā)響應(yīng)快，選擇頻閃模式可以和相機(jī)配合使用，LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間短，可以保證多個(gè)光源之間或一個(gè)光源不同區(qū)域之間的工作切換。采用電源給LED光源供電時(shí)，達(dá)到最大亮度的時(shí)間幾個(gè)微秒，效率高。LED光源系統(tǒng)的亮度調(diào)整通過電壓方式在0和40W之間自由調(diào)節(jié)，滿足高溫鍛件鑄造車間現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境復(fù)雜的需求。本實(shí)用新型中，設(shè)計(jì)的光源系統(tǒng)模式有頻閃和長(zhǎng)亮兩種工作模式，當(dāng)選擇頻閃工作模式時(shí)，每個(gè)光源和所相應(yīng)的相機(jī)可以收到同一觸發(fā)信號(hào)，通過軟件操作同步觸發(fā)，保證光源閃光燈曝光和相機(jī)拍攝冋步。本實(shí)用新型的工作情況是I、將三個(gè)攝影光源I分別安裝在三個(gè)相機(jī)2上，同時(shí)連接三個(gè)攝影光源的電源線3，保證每個(gè)攝影光源工作時(shí)有穩(wěn)定的電壓，每個(gè)攝影光源I上環(huán)形均勻布置有六支LED光源系統(tǒng)4 ；2、將光源控制器5的觸發(fā)信號(hào)線6與光源控制器5和三個(gè)相機(jī)2相連，保證工作時(shí)相機(jī)和光源同步觸發(fā)；3、連接光源控制器的電源線7 ； 4、高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量時(shí)，將光源控制器設(shè)置為頻閃模式；5、打開光源控制器5的電源開關(guān)8 ；6、將二維標(biāo)定板固定在或人工托舉在高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)前方4-8米處，利用安裝好的攝影光源I和固定好的二維平面標(biāo)定板開始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定工作；7、啟動(dòng)高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定軟件，每次三個(gè)相機(jī)同步拍攝三張相片；8、對(duì)三張圖片進(jìn)行圖像處理，利用標(biāo)定算法，標(biāo)定出三個(gè)相機(jī)的外部參數(shù)；9、重復(fù)步驟7、步驟8，多次拍攝，平差標(biāo)定出三個(gè)相機(jī)外部參數(shù)的最優(yōu)值，從而進(jìn)行高溫鍛件熱態(tài)在位檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作；10、標(biāo)定結(jié)束后，切斷電源并拔掉電源線7和觸發(fā)信號(hào)線6。本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，LED光源滿足亮度可調(diào)節(jié)、工作溫度低、實(shí)現(xiàn)均衡、無閃爍、無陰影攝像功能，標(biāo)定板采用碳纖維材質(zhì)，受周圍環(huán)境溫度影響小，高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置操作方便，高溫鍛件在位檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性較強(qiáng)。
權(quán)利要求1.一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，包括平面標(biāo)定板和攝影光源裝置，其特征在于，所述的平面標(biāo)定板包括板體，板體(I)上部中間有標(biāo)定板把手(4)，標(biāo)定板體(I)上交錯(cuò)分布有編碼志點(diǎn)(3)和反光標(biāo)志點(diǎn)(2);所述的攝影光源裝置包括光源底座(5)、光源(12)和光源控制器(7)，光源底座為3個(gè)，每個(gè)光源底座中心裝有相機(jī)(6)，相機(jī)周邊在光源底座(5)上均布有與相機(jī)相連的光源系統(tǒng)(12),光源控制器(7)經(jīng)三根觸發(fā)信號(hào)線(9a、9b、9c)分別接三個(gè)光源底座上的相機(jī)(6a、6b、6c)，光源控制器(7)經(jīng)三根光源電源線(10a、10b、10c)分別接光源系統(tǒng)(12)，光源控制器(7)上裝有接光源控制器的電源線(11)，光源控制器裝有與電源相連的電源開關(guān)(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的光源底座(5)包括第一光源底座(5a)、第二光源底座(5b)、第三光源底座(5c)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，其特征在 于，所述的反光標(biāo)志點(diǎn)(2 )為42個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的編碼標(biāo)志點(diǎn)(3)為9個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的光源系統(tǒng)(12)為L(zhǎng)ED光源，至少有6個(gè)，均布在相機(jī)周邊的圓形底座上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車間內(nèi)正在鑄造的高溫鍛件的現(xiàn)場(chǎng)、動(dòng)態(tài)及各個(gè)斷面測(cè)量，解決現(xiàn)有技術(shù)適用性差，測(cè)量精確度低的問題，其結(jié)構(gòu)是，平面標(biāo)定板的板體上部中間有標(biāo)定板把手，標(biāo)定板體上交錯(cuò)分布有編碼志點(diǎn)和反光標(biāo)志點(diǎn)；攝影光源裝置的光源底座為3個(gè)，每個(gè)光源底座中心裝有相機(jī)，相機(jī)周邊在光源底座上有與相機(jī)相連的光源系統(tǒng)，光源控制器經(jīng)信號(hào)線分別接三個(gè)光源底座上的相機(jī)，光源控制器接光源系統(tǒng)，光源控制器上裝有電源線和開關(guān)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量速度快，精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、遠(yuǎn)近距離的測(cè)量，同時(shí)實(shí)時(shí)獲得在位高溫鍛件三維模型，滿足高溫鍛件熱態(tài)在位測(cè)量的要求。
文檔編號(hào)G01B11/24GK202420434SQ201220052300
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者孟俊貞, 胡青峰, 范亞兵, 陳錚, 馬開鋒, 黃桂平 申請(qǐng)人:華北水利水電學(xué)院