一種水下模型地形的測量與三維重建裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種水下模型地形的測量與三維重建裝置，包括裝有水流和水下模型地形的模型水槽，B超儀，行走平臺(tái)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；行走平臺(tái)放置在模型水槽的上方，其與模型水槽為滑動(dòng)連接；B超儀固定在行走平臺(tái)上并通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；B超儀上的探頭通過滑動(dòng)裝置設(shè)置在行走平臺(tái)上，且探頭與水面接觸；行走平臺(tái)通過在水槽上沿滑動(dòng)帶動(dòng)B超儀進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi接收B超視頻圖像數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，如圖1所示。本實(shí)用新型適用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、電木粉等水下模型地形的測量與三維重建，其適應(yīng)性好、直觀可視、操作快捷，實(shí)現(xiàn)了水下模型地形的可視化測量與三維重建。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于河港水工模型測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種水下模型地形的測量 與三維重建裝置。 一種水下模型地形的測量與三維重建裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 河工模型實(shí)驗(yàn)是人們認(rèn)識(shí)和研究河流水沙運(yùn)動(dòng)、演變和洪水演進(jìn)規(guī)律的重要的手 段。模型試驗(yàn)中，水下地形的實(shí)時(shí)觀測與分析對(duì)研究河道淤積與水流沖刷具有重要的意義。 為了準(zhǔn)確獲取模型試驗(yàn)中水下地形及其沖淤變化等信息，這就需要尋找一種對(duì)水下地形信 息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測和分析的裝置。近年來，國內(nèi)外開發(fā)了多種測量儀器用于對(duì)河工模型 地形的測量，如光電反射式地形儀、電阻式地形儀、跟蹤地形儀、超聲地形儀、激光掃描儀等 儀器，目前，這些地形儀大多是點(diǎn)式測量，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)水下模型地形、特別是對(duì)動(dòng)床模型試 驗(yàn)中渾濁水流情況下的水下模型地形，進(jìn)行非接觸式的在線實(shí)時(shí)圖像測量與三維重建分 析。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 針對(duì)【背景技術(shù)】存在的問題，本實(shí)用新型提供一種水下模型地形的測量與三維重建 裝直。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種水下模型地形的測量與三維重建裝置，包括裝有水流和水下模型地形的
[0006] 模型水槽，Β超儀，行走平臺(tái)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；行走平臺(tái)放置在模型水槽的上方，其與 模型水槽為滑動(dòng)連接；Β超儀固定在行走平臺(tái)上并通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；Β 超儀上的探頭通過滑動(dòng)裝置設(shè)置在行走平臺(tái)上，行走平臺(tái)與滑動(dòng)裝置配合使B超儀上的探 頭在前后、左右、上下三維空間中運(yùn)動(dòng)；工作時(shí)，B超探頭保持與水面接觸，行走平臺(tái)在水槽 上沿滑動(dòng)并帶動(dòng)B超儀進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
[0007] 所述行走平臺(tái)設(shè)置有與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)電路，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電
[0008] 路驅(qū)動(dòng)行走平臺(tái)帶動(dòng)B超儀在水槽上沿滑動(dòng)，進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
[0009] 所述滑動(dòng)裝置包括固定夾、帶齒滑桿一、帶齒滑桿二、步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電
[0010] 機(jī)二、帶齒皮帶一、帶齒皮帶二；步進(jìn)電機(jī)二固定在行走平臺(tái)上；帶齒皮帶二與步 進(jìn)電機(jī)二連接，由步進(jìn)電機(jī)二牽引運(yùn)動(dòng)；帶齒滑桿二與步進(jìn)電機(jī)二連接；帶齒皮帶一、步進(jìn) 電機(jī)一均設(shè)置在帶齒滑桿二上；帶齒皮帶一與步進(jìn)電機(jī)一連接，由步進(jìn)電機(jī)一牽引運(yùn)動(dòng)； 帶齒滑桿一與步進(jìn)電機(jī)一連接，B超儀的探頭通過固定夾與帶齒滑桿一連接；步進(jìn)電機(jī)一、 步進(jìn)電機(jī)二分別通過各自的驅(qū)動(dòng)電路與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)無線連接。
[0011] 所述行走平臺(tái)包括平臺(tái)本體、滑輪、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三，平臺(tái)本體固定 在滑輪上，滑輪、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三依次連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三通過無線網(wǎng)絡(luò) Wi-Fi與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0013] 1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，測試過程方便快捷，實(shí)時(shí)性好，并且可以重復(fù)利用處理， 實(shí)用性強(qiáng)。
[0014] 2、本實(shí)用新型利用B超儀對(duì)水下模型地形進(jìn)行直接成像，獲得水下地形的B超視 頻圖像，直觀可視。
[0015] 3、本實(shí)用新型自適應(yīng)性強(qiáng)，無論是渾水還是清水采用B超儀都能得到比較理想的 水下地形圖像，適用于塑料沙、天然沙、煤粉灰、電木粉等組成的水下模型地形，也基本上不 受光照條件和溫度等因素的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 其中，1一模型水槽，2-水下模型地形，3-水流，4一探頭，5-滑動(dòng)裝置，6- B超 儀，7-無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi，8-遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，9一行走平臺(tái)，10-滑輪，5-1-固定夾、5-21-帶 齒滑桿一、5-22-帶齒滑桿二、5-31-步進(jìn)電機(jī)一、5-32-步進(jìn)電機(jī)二、5-41-帶齒皮帶一、 5-42-帶齒皮帶二；
[0018] 圖2為本實(shí)用新型中行走平臺(tái)與滑動(dòng)裝置連接的結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3為本實(shí)用新型的測量的一個(gè)水下地形線；
[0020] 圖4為本實(shí)用新型的三維重建的一張水下地形圖，單位為毫米（mm)。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0022] 如附圖1所示，本實(shí)用新型包括裝有水流（3)和水下模型地形（2)的模
[0023] 型水槽（1)，B超儀（6)，行走平臺(tái)（9)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（8);行走平臺(tái)放置在模型水槽 的上方，其與模型水槽為滑動(dòng)連接；B超儀固定在行走平臺(tái)上并通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi (7)連 接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；B超儀上的探頭（4)通過滑動(dòng)裝置（5)設(shè)置在行走平臺(tái)上，行走平臺(tái)與滑動(dòng) 裝置配合使B超儀上的探頭在前后、左右、上下三維空間中運(yùn)動(dòng)（S卩：圖2中的X、y、z三個(gè) 方向，其中行走平臺(tái)沿X方向運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)裝置中的帶齒滑桿一、帶齒滑桿二分別帶動(dòng)B超儀 探頭沿z、y方向運(yùn)動(dòng)）;工作時(shí)，B超探頭保持與水面接觸，行走平臺(tái)在水槽上沿滑動(dòng)并帶動(dòng) B超儀進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
[0024] 行走平臺(tái)設(shè)置有與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)電路，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)
[0025] 動(dòng)行走平臺(tái)帶動(dòng)B超儀在水槽上沿滑動(dòng)，進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
[0026] 如圖2所示，滑動(dòng)裝置包括固定夾（5-1)、帶齒滑桿一（5-21)、帶齒滑桿二（5-22)、 步進(jìn)電機(jī)一（5-31)、步進(jìn)電機(jī)二（5-32)、帶齒皮帶一（5-41)、帶齒皮帶二（5-42);步進(jìn)電機(jī) 二固定在行走平臺(tái)上；帶齒皮帶二與步進(jìn)電機(jī)二連接，由步進(jìn)電機(jī)二牽引運(yùn)動(dòng)；帶齒滑桿 二與步進(jìn)電機(jī)二連接；帶齒皮帶一、步進(jìn)電機(jī)一均設(shè)置在帶齒滑桿二上；帶齒皮帶一與步 進(jìn)電機(jī)一連接，由步進(jìn)電機(jī)一牽引運(yùn)動(dòng)；帶齒滑桿一與步進(jìn)電機(jī)一連接，B超儀的探頭通過 固定夾與帶齒滑桿一連接；步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二分別通過各自的驅(qū)動(dòng)電路與遠(yuǎn)程計(jì)算 機(jī)無線連接；使用時(shí)，帶齒皮帶一、帶齒皮帶二分別在步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二的帶動(dòng)下使 帶齒滑桿一、帶齒滑桿二分別沿著z方向、y方向運(yùn)動(dòng)。
[0027] 行走平臺(tái)包括平臺(tái)本體、滑輪（10)、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三，平臺(tái)本體固 定在滑輪上，滑輪、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三依次連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三通過無線網(wǎng)絡(luò) Wi-Fi與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接。
[0028] 本實(shí)用新型的實(shí)施過程主要包括以下步驟：
[0029] 步驟1、按照?qǐng)D1連接好本實(shí)用新型；
[0030] 步驟2、固定好B超探頭，調(diào)整無線網(wǎng)絡(luò)，連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；
[0031] 步驟3、行走平臺(tái)帶動(dòng)B超儀行走到待測位置并使B超探頭接觸水面；
[0032] 步驟4、打開B超儀并進(jìn)行調(diào)整，使B超儀對(duì)水下地形的成像較好；
[0033] 步驟5、B超儀對(duì)水下模型地形進(jìn)行視頻圖像采集；
[0034] 步驟6、將采集到視頻圖像通過Wi-Fi傳送給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；
[0035] 步驟7、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)接收視頻圖像進(jìn)行處理，效果圖如圖3-4所示。
【權(quán)利要求】
1. 一種水下模型地形的測量與三維重建裝置，其特征在于：包括裝有水流和水下模型 地形的模型水槽，B超儀，行走平臺(tái)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；行走平臺(tái)放置在模型水槽的上方，其與模 型水槽為滑動(dòng)連接；B超儀固定在行走平臺(tái)上并通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；B超 儀上的探頭通過滑動(dòng)裝置設(shè)置在行走平臺(tái)上，行走平臺(tái)與滑動(dòng)裝置配合使B超儀上的探頭 在前后、左右、上下三維空間中運(yùn)動(dòng)；工作時(shí)，B超探頭保持與水面接觸，行走平臺(tái)在水槽上 沿滑動(dòng)并帶動(dòng)B超儀進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下模型地形的測量與三維重建裝置，其特征在于：所 述行走平臺(tái)設(shè)置有與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)電路，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)行走平臺(tái) 帶動(dòng)B超儀在水槽上沿滑動(dòng)，進(jìn)行水下地形數(shù)據(jù)采集。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水下模型地形的測量與三維重建裝置，其特征在 于：所述滑動(dòng)裝置包括固定夾、帶齒滑桿一、帶齒滑桿二、步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二、帶齒皮 帶一、帶齒皮帶二；步進(jìn)電機(jī)二固定在行走平臺(tái)上；帶齒皮帶二與步進(jìn)電機(jī)二連接，由步進(jìn) 電機(jī)二牽引運(yùn)動(dòng)；帶齒滑桿二與步進(jìn)電機(jī)二連接；帶齒皮帶一、步進(jìn)電機(jī)一均設(shè)置在帶齒 滑桿二上；帶齒皮帶一與步進(jìn)電機(jī)一連接，由步進(jìn)電機(jī)一牽引運(yùn)動(dòng)；帶齒滑桿一與步進(jìn)電 機(jī)一連接，B超儀的探頭通過固定夾與帶齒滑桿一連接；步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)二分別通過 各自的驅(qū)動(dòng)電路與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)無線連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水下模型地形的測量與三維重建裝置，其特征在于： 所述行走平臺(tái)包括平臺(tái)本體、滑輪、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三，平臺(tái)本體固定在滑輪上， 滑輪、步進(jìn)電機(jī)三、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三依次連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三通過無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi與遠(yuǎn)程 計(jì)算機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】G01B17/06GK203893831SQ201420323253
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】鄒先堅(jiān), 馬志敏, 宋歡, 胡文斌, 杜劍鋒 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)