專利名稱：高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
目前，針對高溫鍛件熱態(tài)在位檢測技術(shù)是一個難點，針對此問題，工作者開發(fā)出多種檢測系統(tǒng)，但不能滿足實際需要。如三維重構(gòu)系統(tǒng)中雙相機標(biāo)定方法發(fā)明專利公開號為 (CN1851752A)，提出的雙相機標(biāo)定裝置，比較完整的標(biāo)定了兩個相機的內(nèi)外方位元素。然而該標(biāo)定裝置在利用標(biāo)定板進行標(biāo)定時依賴周圍環(huán)境強度，沒有考慮標(biāo)定光源問題，無法適合車間環(huán)境強度復(fù)雜的工廠實際應(yīng)用，現(xiàn)場普遍適用性較差。測量系統(tǒng)中的攝像機現(xiàn)場標(biāo)定方法發(fā)明專利公開號為(CA101876532A)，提出的雙相機標(biāo)定裝置，將靶標(biāo)投影在廠房內(nèi)一個比較光潔的平面上，來標(biāo)定相機的內(nèi)參數(shù)，將外參數(shù)靶標(biāo)投影在鍛壓機立柱上，用兩臺經(jīng)緯儀測量特征點的實際距離，來標(biāo)定兩個相機的外參數(shù)。但是鍛件鑄造車間現(xiàn)場環(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)在大場景、鑄造車間環(huán)境復(fù)雜的場合使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明的目的就是提供一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對車間內(nèi)正在鑄造的高溫鍛件的現(xiàn)場測量、 動態(tài)測量及各個斷面測量，有效解決現(xiàn)有技術(shù)適用性差，測量精確度低，不能滿足實際測量需求的問題。本發(fā)明的技術(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)定板體上交錯分布有編碼志點和反光標(biāo)志點；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，每個光源底座中心裝有相機，相機周邊在光源底座上均布有與相機相連的光源系統(tǒng)，光源控制器經(jīng)三根觸發(fā)信號線分別接三個光源底座上的相機，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)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量速度快，精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、遠近距離的測量，同時實時獲得在位的高溫鍛件三維模型，實時指導(dǎo)鍛件的實際生產(chǎn)過程，可以很好滿足高溫鍛件熱態(tài)在位尺寸測量的要求。


附圖I為本發(fā)明二維平面標(biāo)定板結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明攝影LED光源結(jié)構(gòu)圖。附圖3為本發(fā)明攝影光源裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體描述。由圖1-3所示，本發(fā)明包括平面標(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上交錯分布有編碼志點3和反光標(biāo)志點
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，每個光源底座中心裝有相機6,相機周邊在光源底座5上均布有與相機相連的光源系統(tǒng)12,光源控制器7經(jīng)三根觸發(fā)信號線9a、9b、9c分別接三個光源底座上的相機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)定點為42個，編碼標(biāo)定點為9個。所述的光源系統(tǒng)12為LED光源，至少有6個，均布在相機周邊和圓形底座上。本發(fā)明所述的二維平面標(biāo)定板，是碳纖維材質(zhì)，尺寸為600mmX600mmX5mm,上面粘貼42個標(biāo)志點、9個編碼標(biāo)志點,這51個點位的相對位置即每個點的三維坐標(biāo)已經(jīng)確定， 標(biāo)定板頂端有一個把手。所述的標(biāo)志點和編碼標(biāo)志點，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)志點采用點狀分布型編碼標(biāo)志。成像圖像中，標(biāo)志點的圖像與背景的亮度對比明顯，產(chǎn)生“準(zhǔn)二值影像”，經(jīng)過圖像處理獲得高精度標(biāo)志點像點坐標(biāo)，編碼標(biāo)志點圖像在圖像處理中能夠自動識別。該二維標(biāo)定板重I. 5kg, 51個點位的分布設(shè)計合理，三維坐標(biāo)精度高，保證每張圖片有四個以上的編碼標(biāo)志點清晰成像，滿足高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)現(xiàn)場標(biāo)定的要求。該二維標(biāo)定板上方有一個把手，手握把手，在現(xiàn)場標(biāo)定過程中可以方便進行旋轉(zhuǎn)、平移等操作，拍攝多組標(biāo)定圖像，簡單實用。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)場的溫度環(huán)境。用于高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量的三個光源，安裝在三個圓盤狀光源底座上，每個光源上環(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，在三個光源底座中心部位各安裝一個相機。LED光源滿足亮度可調(diào)節(jié)、工作溫度低、實現(xiàn)均衡、無閃爍、無陰影攝像功能，使用方便，能夠滿足非接觸、遠近距離，不同光強條件的高溫鍛件熱態(tài)在位檢測的要求。采用環(huán)形均勻排列6支大功率LED，在和相機同步工作拍攝二維標(biāo)定板時保證在微秒級的曝光時間內(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%ο該攝影光源使用周期較長，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，可承受高強度機械沖擊，LED壽命在10萬小時以上，維護費用低，經(jīng)濟實惠。該攝影光源安全性高，由于使用低電壓驅(qū)動，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配合使用，LED發(fā)光管響應(yīng)時間短，可以保證多個光源之間或一個光源不同區(qū)域之間的工作切換。采用電源給LED光源供電時，達到最大亮度的時間幾個微秒，效率高。LED光源系統(tǒng)的亮度調(diào)整通過電壓方式在O和40W之間自由調(diào)節(jié)，滿足高溫鍛件鑄造車間現(xiàn)場周圍環(huán)境復(fù)雜的需求。本發(fā)明中，設(shè)計的光源系統(tǒng)模式有頻閃和長亮兩種工作模式，當(dāng)選擇頻閃工作模式時，每個光源和所相應(yīng)的相機可以收到同一觸發(fā)信號，通過軟件操作同步觸發(fā)，保證光源閃光燈曝光和相機拍攝冋步。本發(fā)明的工作情況是
1、將三個攝影光源I分別安裝在三個相機2上，同時連接三個攝影光源的電源線3，保證每個攝影光源工作時有穩(wěn)定的電壓，每個攝影光源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)信號線6與光源控制器5和三個相機2相連,保證工作時相機和光源同步觸發(fā)；
3、連接光源控制器的電源線7;
4、高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量時，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)定板開始進行現(xiàn)場標(biāo)定工作；
7、啟動高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)現(xiàn)場標(biāo)定軟件，每次三個相機同步拍攝三張相
片;
8、對三張圖片進行圖像處理，利用標(biāo)定算法，標(biāo)定出三個相機的外部參數(shù)；
9、重復(fù)步驟7、步驟8，多次拍攝，平差標(biāo)定出三個相機外部參數(shù)的最優(yōu)值，從而進行高溫鍛件熱態(tài)在位檢測的現(xiàn)場測量工作；
10、標(biāo)定結(jié)束后，切斷電源并拔掉電源線7和觸發(fā)信號線6。本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，LED光源滿足亮度可調(diào)節(jié)、工作溫度低、實現(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)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置操作方便，高溫鍛件在位檢測現(xiàn)場適應(yīng)性較強。
權(quán)利要求
1.一種高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(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)上交錯分布有編碼志點(3)和反光標(biāo)志點(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，每個光源底座中心裝有相機(6)，相機周邊在光源底座(5)上均布有與相機相連的光源系統(tǒng)(12),光源控制器(7)經(jīng)三根觸發(fā)信號線(9a、9b、9c)分別接三個光源底座上的相機(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)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(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)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的反光標(biāo)志點(2 )為42個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的編碼標(biāo)志點(3)為9個。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置，其特征在于，所述的光源系統(tǒng)(12)為LED光源，至少有6個，均布在相機周邊的圓形底座上。
全文摘要
本發(fā)明涉及高溫鍛件結(jié)構(gòu)光攝影測量系統(tǒng)的現(xiàn)場標(biāo)定裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對車間內(nèi)正在鑄造的高溫鍛件的現(xiàn)場、動態(tài)及各個斷面測量，解決現(xiàn)有技術(shù)適用性差，測量精確度低的問題，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)定板體上交錯分布有編碼志點和反光標(biāo)志點；攝影光源裝置的光源底座為3個，每個光源底座中心裝有相機，相機周邊在光源底座上有與相機相連的光源系統(tǒng)，光源控制器經(jīng)信號線分別接三個光源底座上的相機，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)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量速度快，精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、遠近距離的測量，同時實時獲得在位高溫鍛件三維模型，滿足高溫鍛件熱態(tài)在位測量的要求。
文檔編號G01B11/24GK102589432SQ201210036458
公開日2012年7月18日 申請日期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 申請人:華北水利水電學(xué)院