一种三维建模装置的制作方法

本发明涉及三维建模技术领域，特别涉及一种三维建模装置。

背景技术：

三维建模技术根据数据获取原理目前主要包括三种方式：一是利用激光扫描技术，通过主动发射激光接受物体的反射信号进行测距，获得扫描的竖直角和水平角，求得物体在三维坐标系中的三维坐标，该方法获取速度快，精度较高，但仪器设备昂贵，需要多站测量，适合于大型物体及建筑的测量；二是通过测量数据通过三维建模软件进行参数化建模，该方法建立的模型适合制作形状规则的物体，缺点是速度较慢，不能建立复杂的模型；三是利用影像建模方式，根据计算机视觉原理从多角度影像上进行匹配，生成点云和三维模型。

基于影像的建模方式适宜用于中小型物体建模，该方式精度高，成本低，模型表面纹理真实感强，但该方法需要多角度拍摄物体，相邻影像重叠度高，因此如果利用单相机进行拍摄则耗费时间较长，且无法对不能长时间保持固定形状的物体(例如人或者动物)进行建模，该方法对物体表面的亮度的要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三维建模装置，所要解决的技术问题是：需要多角度拍摄物体，相邻影像重叠度高，因此如果利用单相机进行拍摄则耗费时间较长，且无法对不能长时间保持固定形状的物体进行建模，该方法对物体表面的亮度的要求较高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三维建模装置，包括多个自动支撑架、置物平台和图形工作站，多个所述自动支撑架构成环状结构置于所述置物平台的外围；多个自动支撑架均与所述图形工作站通过线路连接，所述图形工作站控制多个自动支撑架进行自动调整；每相邻两个自动支撑架之间均设置有照明器，多个所述照明器构成环状结构置于所述置物平台的外围，多个所述照明器均与外部电源通过线路连接；每一个所述自动支撑架靠近所述置物平台的一端部上均设置有多个摄像头，多个所述摄像头均与所述图形工作站通过线路连接；多个所述摄像头均用于对置物平台的物件进行拍照并将生成的图像信息传输至图形工作站，所述图形工作站根据所述图像信息进行三维制图。

本发明的有益效果是：操作方便,能对长宽高米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图；同时多个所述照明器能提供足够的光，提升拍摄清晰度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述自动支撑架包括固定钢架、支撑钢板和多个可转动的分支架，所述支撑钢板置于所述固定钢架的下端，并与支撑钢板固定连接；多个所述分支架由上至下依次排列置于所述固定钢架上，均与所述固定钢架连接；每一个所述分支架靠近所述置物平台的一端部与一摄像头固定连接；多个所述分支架分别带动其连接的摄像头靠拢在所述置物平台的外围。

采用上述进一步方案的有益效果是：支撑钢板能对固定钢架和多个可转动的分支架进行支撑，保障稳定性；多个可转动的分支架能进行调整转动，分别带动其连接的摄像头靠拢在所述置物平台的外围，实现对物件进行拍摄，生成图像信息传输至图形工作站进行三维制图，操作方便,能对长宽高米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

进一步，多个所述分支架由上至下依次等间距排列，且处于底部的分支架靠近所述置物平台的一端呈向上折弯状。

采用上述进一步方案的有益效果是：处于底部的分支架靠近所述置物平台的一端呈向上折弯状，能实现处于底部的分支架带动其连接的摄像头倾斜向上进行拍摄，从而达到全方位对物件进行拍摄，实现对长宽高米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

进一步，所述分支架包括套筒、滑杆、齿条、齿轮和第一步进电机，所述套筒与固定钢架连接；所述滑杆置于所述套筒内，并沿所述套筒的轴向移动；所述滑杆靠近所述置物平台的一端部与一摄像头固定连接；所述齿条置于所述滑杆的上端，并与所述滑杆固定连接；所述齿轮置于所述齿条上，并与齿条啮合；所述第一步进电机固定置于所述套筒的上端，所述第一步进电机的输出轴与所述齿轮固定连接，并带动所述齿轮转动；所述齿轮转动过程中带动齿条沿套筒的轴向移动，所述齿条带动所述滑杆沿套筒的轴向移动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一步进电机的输出轴带动齿轮进行转动，齿轮带动齿条进行移动，齿条带动滑杆在套筒内移动，实现滑杆带动其连接的摄像头进行移动，摄像头向置物平台进行靠拢，对置物平台上的物件进行拍摄，实现自动化调整摄像头的拍照角度，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

进一步，所述固定钢架对应每一个所述套筒处均设置有一第二步进电机，所述第二步进电机与所述固定钢架固定连接，所述第二步进电机的输出轴穿过所述固定钢架与对应的套筒连接，所述第二步进电机的输出轴转动，带动所述套筒进行转动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二步进电机的输出轴转动，带动所述套筒进行转动，套筒带动滑杆进行转动，滑杆带动摄像头进行转动，实现自动化调整摄像头的拍照角度，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

进一步，所述置物平台采用透明钢化玻璃制成。

采用上述进一步方案的有益效果是：置物平台透明钢化玻璃制成，便于处于底部的分支架带动其连接的摄像头对物件的底部进行拍摄，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

进一步，所述照明器包括可伸缩的支架和灯具，所述灯具置于所述支架的上端，并与所述支架连接；所述灯具与外部电源通过线路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：可伸缩的支架能带动灯具调整高度，实现对置物平台上的物件进行不同高度的照明，提升拍摄清晰度。

进一步，所述图形工作站包括输入模块、运算模块和控制模块；

所述输入模块，用于输入被拍摄物体的三维尺寸数据，并将所述三维尺寸数据传输至所述运算模块；

所述运算模块，用于将所述三维尺寸数据与预存的被拍摄物体的尺寸数据进行比对并计算出所述自动支撑架的调整尺度数据，并将所述调整尺度数据发送给控制模块；

所述控制模块，用于根据所述调整尺度数据控制所述自动支撑架进行摄像方位的调整。

采用上述进一步方案的有益效果是：图形工作站通过输入模块、运算模块和控制模块协调运作，能实现对多个自动支撑架进行自动调整，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短。

进一步，所述图形工作站还包括数据采集模块、模型构建模块和输出模块；

所述数据采集模块，用于输入多个所述摄像头的图像信息，并将所述图像信息传输至模型构建模块；

所述模型构建模块，用于利用所述图像信息构建出物体的三维立体模型，并对所述三维立体模型进行格式处理，生成格式化三维立体模型信息并传输至输出模块；

所述输出模块，用于将所述格式化三维立体模型信息作为数字模型导出或者3d打印导出。

采用上述进一步方案的有益效果是：数据采集模块、模型构建模块和输出模块协调运作，能实现对输入的多个摄像头的图像信息进行三维建模，实现自动化建模制图。

附图说明

图1为本发明一种三维建模装置的主视图；

图2为本发明一种三维建模装置的俯视图；

图3为本发明置物平台和自动支撑架的结构示意图；

图4为本发明处于上部的分支架的主视图；

图5为本发明处于底部的分支架的主视图；

图6为图5中a部放大图；

图7为本发明输入模块、运算模块和控制模块的模块框图；

图8为本发明数据采集模块、模型构建模块和输出模块的模块框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、自动支撑架，110、固定钢架，120、支撑钢板，130、分支架；

131、套筒，132、滑杆，133、齿条，134、齿轮，135、第一步进电机，136、第二步进电机；

2、置物平台；

3、图形工作站，310、输入模块，320、运算模块，330、控制模块，340、数据采集模块，350、模型构建模块，360、输出模块；

4、照明器，410、支架，420、灯具；

5、摄像头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种三维建模装置，包括多个自动支撑架1、置物平台2和图形工作站3，多个所述自动支撑架1构成环状结构置于所述置物平台2的外围；多个自动支撑架1均与所述图形工作站3通过线路连接，所述图形工作站3控制多个自动支撑架1进行自动调整；每相邻两个自动支撑架1之间均设置有照明器4，多个所述照明器4构成环状结构置于所述置物平台2的外围，多个所述照明器4均与外部电源通过线路连接；每一个所述自动支撑架1靠近所述置物平台2的一端部上均设置有多个摄像头5，多个所述摄像头5均与所述图形工作站3通过线路连接；多个所述摄像头5均用于对置物平台2的物件进行拍照并将生成的图像信息传输至图形工作站3，所述图形工作站根据所述图像信息进行三维制图。

图形工作站3控制多个自动支撑架1进行自动调整方位，每一个自动支撑架1带动摄像头进行靠拢，对准置物平台2上的物件，对物件进行拍摄，生成图像信息传输至图形工作站3进行三维制图，操作方便,能对长宽高2米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图；同时多个所述照明器4能提供足够的光，提升拍摄清晰度。

上述实施例中，如图1至图3所示，所述自动支撑架1包括固定钢架110、支撑钢板120和多个可转动的分支架130，所述支撑钢板120置于所述固定钢架110的下端，并与支撑钢板120固定连接；多个所述分支架130由上至下依次排列置于所述固定钢架110上，均与所述固定钢架110连接；每一个所述分支架130靠近所述置物平台2的一端部与一摄像头5固定连接；多个所述分支架130分别带动其连接的摄像头5靠拢在所述置物平台2的外围。

支撑钢板120能对固定钢架110和多个可转动的分支架130进行支撑，保障稳定性；多个可转动的分支架130能进行调整转动，分别带动其连接的摄像头5靠拢在所述置物平台2的外围，实现对物件进行拍摄，生成图像信息传输至图形工作站3进行三维制图，操作方便,能对长宽高2米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

上述实施例中，如图3和图5所示，多个所述分支架130由上至下依次等间距排列，且处于底部的分支架130靠近所述置物平台2的一端呈向上折弯状。

处于底部的分支架130靠近所述置物平台2的一端呈向上折弯状，能实现处于底部的分支架130带动其连接的摄像头5倾斜向上进行拍摄，从而达到全方位对物件进行拍摄，实现对长宽高2米以内任意大小的物体，无法长时间保持固定形状的物体，需要精细建模的文物进行快速三维建模；实现多角度拍摄物件，相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

上述实施例中，如图4至图6所示，所述分支架130包括套筒131、滑杆132、齿条133、齿轮134和第一步进电机135，所述套筒131与固定钢架110连接；所述滑杆132置于所述套筒131内，并沿所述套筒131的轴向移动；所述滑杆132靠近所述置物平台2的一端部与一摄像头5固定连接；所述齿条133置于所述滑杆132的上端，并与所述滑杆132固定连接；所述齿轮134置于所述齿条133上，并与齿条133啮合；所述第一步进电机135固定置于所述套筒131的上端，所述第一步进电机135的输出轴与所述齿轮134固定连接，并带动所述齿轮134转动；所述齿轮134转动过程中带动齿条133沿套筒131的轴向移动，所述齿条133带动所述滑杆132沿套筒131的轴向移动。

第一步进电机135的输出轴带动齿轮134进行转动，齿轮134带动齿条133进行移动，齿条133带动滑杆132在套筒131内移动，实现滑杆132带动其连接的摄像头5进行移动，摄像头5向置物平台2进行靠拢，对置物平台2上的物件进行拍摄，实现自动化调整摄像头5的拍照角度，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

上述实施例中，如图4所示，所述固定钢架110对应每一个所述套筒131处均设置有一第二步进电机136，所述第二步进电机136与所述固定钢架110固定连接，所述第二步进电机136的输出轴穿过所述固定钢架110与对应的套筒131连接，所述第二步进电机136的输出轴转动，带动所述套筒131进行转动。

第二步进电机136的输出轴转动，带动所述套筒131进行转动，套筒131带动滑杆132进行转动，滑杆132带动摄像头5进行转动，实现自动化调整摄像头5的拍照角度，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

上述实施例中，如图1至图3所示，所述置物平台2采用透明钢化玻璃制成。

置物平台2采用透明钢化玻璃制成，便于处于底部的分支架130带动其连接的摄像头5对物件的底部进行拍摄，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短，实现自动化建模制图。

上述实施例中，如图1和图2所示，所述照明器4包括可伸缩的支架410和灯具420，所述灯具420置于所述支架410的上端，并与所述支架410连接；所述灯具420与外部电源通过线路连接。

可伸缩的支架410能带动灯具420调整高度，实现对置物平台2上的物件进行不同高度的照明，提升拍摄清晰度。

上述实施例中，如图7所示，所述图形工作站3包括输入模块310、运算模块320和控制模块330；图形工作站3分别与多个自动支撑架1上的第一步进电机135和第二步进电机136连接。

所述输入模块310，用于输入被拍摄物体的三维尺寸数据，并将所述三维尺寸数据传输至所述运算模块320；

所述运算模块320，用于将所述三维尺寸数据与预存的被拍摄物体的尺寸数据进行比对并计算出所述自动支撑架1的调整尺度数据，并将所述调整尺度数据发送给控制模块330；

所述控制模块330，用于根据所述调整尺度数据控制所述自动支撑架1进行摄像方位的调整。

图形工作站3通过输入模块310、运算模块320和控制模块330协调运作，能实现对多个自动支撑架1进行自动调整，使得拍摄的相邻影像重叠度低，拍摄耗费时间较短。

上述实施例中，如图8所示，所述图形工作站3还包括数据采集模块340、模型构建模块350和输出模块360；

所述数据采集模块340，用于输入多个所述摄像头5的图像信息，并将所述图像信息传输至模型构建模块350；

所述模型构建模块350，用于利用所述图像信息构建出物体的三维立体模型，并对所述三维立体模型进行格式处理，生成格式化三维立体模型信息并传输至输出模块360；

所述输出模块360，用于将所述格式化三维立体模型信息作为数字模型导出或者3d打印导出。

数据采集模块340、模型构建模块350和输出模块360协调运作，能实现对输入的多个摄像头5的图像信息进行三维建模，实现自动化建模制图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。