一种无线结构光三维成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及三维扫描技术领域，具体涉及一种无线结构光三维成像系统，包括：投影机：在无线控制模块控制下发射正弦光栅到被测物体上；照相机：采集被测物体图像并将图像数据传输给无线控制模块；无线控制模块：控制投影机发射正弦光栅并接收照相机发送的图像数据，并将图像数据传输到无线路由器；电源模块：提供工作需要的电压；无线路由器：接收图像数据传输到计算机，并传输控制信号到无线控制模块；计算机：生成被测物体的三维图像，对整个系统进行控制，可通过无线网络对扫描系统进行远程控制和图像扫描信息的远距离传输，提高了工作环境适用性，电源进行集成处理，提高了系统集成度，降低了系统成本，采用多处理单元，提高系统工作效率。
【专利说明】
一种无线结构光三维成像系统
技术领域
[〇〇〇1]本发明涉及三维扫描技术领域，具体涉及一种无线结构光三维成像系统。
【背景技术】
[0002] 在三维视觉、缺陷检测、三维测量等领域中，结构光三维扫描技术发挥着越来越重要的作用。结构光三维成像系统是将光栅连续投射到物体表面，照相机同步采集图像，然后对图像进行计算，并利用相位稳步极线实现两幅图像上的三维空间坐标(Χ、γ、ζ)，从而实现对物体表面三维轮廓的测量。
[0003] 现有结构光三维成像系统中，三个主要系统部件投影机、摄像机、计算机之间通过串口、USB等有线方式连接，对布线要求较高，如果长距离测量，随着线材长度的增加，线路中的信号传输会受到影响，导致测量结果出现异常。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的在于:针对现有技术存在的问题，提供一种无线结构光三维成像系统。
[0005] 本发明采用的技术方案为:一种无线结构光三维成像系统，包括:投影机:在无线控制模块控制下发射正弦光栅到被测物体上；照相机:采集被测物体图像并将图像数据传输给无线控制模块;无线控制模块:控制投影机发射正弦光栅并接收照相机发送的图像数据，并将图像数据传输到无线路由器;电源模块:为投影机、照相机、无线控制模块提供工作需要的电压;无线路由器:接收图像数据传输到计算机，并传输控制信号到无线控制模块； 计算机:对图像数据进行处理生成被测物体的三维图像，并通过无线路由器对整个系统进行控制。
[0006] 进一步的，投影机与无线控制模块通过第一处理单元连接，第一处理单元采用 FPGA或DSP。为了提高工作效率，减少系统间的数据传输量，通过第一处理单元对光栅投影的数据进行预处理，减少计算机和控制模块的运算量，提高系统工作效率，根据被测物体测量难度和测量精度，选择FPGA或DSP合理配置系统。
[0007] 进一步的，照相机与无线控制模块通过第二处理单元连接，第二处理单元采用 FPGA或DSP。为了提高工作效率，减少系统间的数据传输量，通过第二处理单元对被测物的图像数据进行预处理，减少计算机和控制模块的运算量，提高系统工作效率，根据被测物体测量难度和测量精度，选择FPGA或DSP合理配置系统。
[0008] 进一步的，无线控制模块包括依次连接的控制模块、wifi模块和天线模块。控制模块直接对投影机和照相机进行控制和图像数据传输，在控制模块内部可储存光栅投影的数据，直接由控制模块将投影数据传输给投影机，对图像数据进行采集和初步处理再传输给 wifi模块通过天线模块无线发送。无线数据传输到无线路由器，无线路由器与计算机之间通过网络连接，计算机远程进行三维图像建模；同时，计算机也可通过无线网络对整个系统进行控制设定。
[0009]进一步的，电源模块结构为:变压器T1的输入端作为市电输入端，变压器T1的输出端连接整流桥D1，整流桥D1的正输出端连接稳压芯片U1的输入端，稳压芯片U1的输出端作为第一电压输出端并与稳压芯片U3的输入端连接;整流桥D1的负输入端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端作为第二电压输出端;稳压芯片U3的输出端作为第三电压电压输出端;稳压芯片U1和稳压芯片U2的输入端和输出端均分别通过极性电容和电容接地， 稳压芯片U3的输出端通过极性电容和电容接地。电源模块将220V市电转化为三种不同的电压，以满足无线控制模块、投影机、照相机不同的电压需求，提高了系统的集成度。
[〇〇1〇]进一步的，电源模块的接地端通过电阻R1和正向的发光二极管D2连接到到稳压芯片U2的输出端。发光二极管用于显示系统工作状态，用于检测系统电压的异常情况。
[0011]进一步的，天线模块结构为:第一输入端依次连接电感L5和电容C23接地，第二输入端连接电容C18接地，第一输入端还依次连接电容C24和电感L8到第二输入端，电容C24和电感L8间的节点依次通过电感L6、电感L7、电容C27和电阻R3连接到板载天线，电感L7两端还分别通过电容C25和电容C26接地。双输入传输的天线接口提高了无线信号的干扰度，保证图像信号和控制信号的稳定性。
[0〇12]进一步的，天线模块中，电容C27和电阻R3间的节点还通过电阻R4连接到SMA接头。 SMA可外接螺旋天线，进一步提高无线传输的距离。
[0013] 进一步的，控制模块的主芯片类型采用单片机STM32,单片机在系统控制实施方便，成本低廉，采用STM32最小化系统设计，可使其满足系统控制和数据传输。
[0014] 综上所述，本发明提供了的一种无线结构光三维成像系统，可通过无线网络对扫描系统进行远程控制和图像扫描信息的远距离传输，提高的系统的工作环境适用性，对系统中部件电源进行集成处理，提高了系统集成度，降低了系统成本，同时采用多处理单元， 减少了计算机工作量，控制无线数据传输量，提高了系统工作效率。
【附图说明】
[0〇15]图1是本发明的原理不意图；
[0016] 图2是本发明的实施例电源模块原理图；
[0017] 图3是本发明的实施例天线模块原理图；
[0018] 图4是本发明的实施例控制模块原理图；
[0019] 图5是本发明的实施例wifi模块原理图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
[0022] 一种无线结构光三维成像系统，包括:投影机:在无线控制模块控制下发射正弦光栅到被测物体上；照相机:采集被测物体图像并将图像数据传输给无线控制模块;无线控制模块:控制投影机发射正弦光栅并接收照相机发送的图像数据，并将图像数据传输到无线路由器；电源模块:为投影机、照相机、无线控制模块提供工作需要的电压;无线路由器:接收图像数据传输到计算机，并传输控制信号到无线控制模块;计算机:对图像数据进行处理生成被测物体的三维图像，并通过无线路由器对整个系统进行控制。无线控制模块包括依次连接的控制模块、Wifi模块和天线模块。投影机与无线控制模块通过第一处理单元连接， 第一处理单元采用DSP。照相机与无线控制模块通过第二处理单元连接，第二处理单元采用 DSP〇
[0023]电源模块如图2所示结构为:变压器T1的输入端作为市电输入端，变压器T1的输出端连接整流桥D1，整流桥D1的正输出端连接稳压芯片U1的输入端，稳压芯片U1的输出端作为第一电压输出端并与稳压芯片U3的输入端连接;整流桥D1的负输入端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端作为第二电压输出端;稳压芯片U3的输出端作为第三电压电压输出端;稳压芯片U1和稳压芯片U2的输入端和输出端均分别通过极性电容和电容接地， 稳压芯片U3的输出端通过极性电容和电容接地，在本实施例中，稳压芯片U1使用LM7812，稳压芯片U2使用LM7912,稳压芯片U3使用LM7805。电源模块的接地端通过电阻R1和正向的发光二极管D2连接到稳压芯片U2的输出端。
[〇〇24]天线模块如图3所示结构为:第一输入端X0SC_Q1依次连接27nH的电感L5和220pF 的电容C23接地，第二输入端X0SC_Q2连接3.9pF的电容C18接地，第一输入端X0SC_Q1还依次连接3.9pF电容C24和27nH的电感L8到第二输入端X0SC_Q2，电容C24和电感L8间的节点依次通过22nH的电感L6、27nH的电感L7、220pF的电容C27和电阻R3连接到板载天线，电感L7两端还分别通过8.2pF的电容C25和5.6pF的电容C26接地。天线模块中，电容C27和电阻R3间的节点还通过电阻R4连接到SMA接头。
[〇〇25]控制模块的主芯片采用单片机STM32,如图4所示采用STM32的I/O 口与Wifi模块中的芯片I/O 口连接，wifi模块如图5所示采用芯片CC1110。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，包括： 投影机:在无线控制模块控制下发射正弦光栅到被测物体上； 照相机:采集被测物体图像并将图像数据传输给无线控制模块； 无线控制模块:控制投影机发射正弦光栅并接收照相机发送的图像数据，并将图像数 据传输到无线路由器； 电源模块:为投影机、照相机、无线控制模块提供工作需要的电压； 无线路由器:接收图像数据传输到计算机，并传输控制信号到无线控制模块； 计算机:对图像数据进行处理生成被测物体的三维图像，并通过无线路由器对整个系 统进行控制。2. 根据权利要求1所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述投影机与无 线控制模块通过第一处理单元连接，第一处理单元采用FPGA或DSP。3. 根据权利要求1所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述照相机与无 线控制模块通过第二处理单元连接，第二处理单元采用FPGA或DSP。4. 根据权利要求1所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述无线控制模 块包括依次连接的控制模块、wifi模块和天线模块。5. 根据权利要求1所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述电源模块结 构为:变压器T1的输入端作为市电输入端，变压器T1的输出端连接整流桥D1，整流桥D1的正 输出端连接稳压芯片U1的输入端，稳压芯片U1的输出端作为第一电压输出端并与稳压芯片 U3的输入端连接;整流桥D1的负输入端连接稳压芯片U2的输入端，稳压芯片U2的输出端作 为第二电压输出端;稳压芯片U3的输出端作为第三电压电压输出端;稳压芯片U1和稳压芯 片U2的输入端和输出端均分别通过极性电容和电容接地，稳压芯片U3的输出端通过极性电 容和电容接地。6. 根据权利要求5所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述电源模块的 接地端通过电阻R1和正向的发光二极管D2连接到稳压芯片U2的输出端。7. 根据权利要求4所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述天线模块结 构为:第一输入端依次连接电感L5和电容C23接地，第二输入端连接电容C18接地，第一输入 端还依次连接电容C24和电感L8到第二输入端，电容C24和电感L8间的节点依次通过电感 L6、电感L7、电容C27和电阻R3连接到板载天线，电感L7两端还分别通过电容C25和电容C26 接地。8. 根据权利要求7所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述天线模块 中，电容C27和电阻R3间的节点还通过电阻R4连接到SMA接头。9. 根据权利要求4所述的一种无线结构光三维成像系统，其特征在于，所述控制模块的 主芯片类型采用单片机STM32。
【文档编号】G01B11/25GK205537543SQ201620343440
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】刘凯, 卢勇
【申请人】四川大学