一种多自由度双目立体视觉装置

1.一种多自由度双目立体视觉装置，其特征在于包括底座（1），控制箱（2），基座（3），所述基座（3）中安装有平面轴承（38）、环形电磁铁（39）、驱动电机（41），所述驱动电机（41）输出轴上固接有齿轮（37）和锥齿轮（35），所述平面轴承（38）上方与水平支架（7）的底座（40）相连，所述水平支架（7）上安装有水平旋转控制组件（100）、支架主轴（8）、电磁铁（9）、电磁铁（33）、摄像机框架（21），所述水平旋转控制组件（100）由导引杆（6）、固接在导引杆（6）顶端的限位块（36）、与导引杆（6）固接的环形磁铁（4）、套在导引杆（6）外面的压紧弹簧（5）组成，所述支架主轴（8）上安装有锥齿轮（34）、左动力控制组件（200）、右动力控制组件（300）、挡圈（16），所述的锥齿轮（34）与固接在驱动电机（41）输出轴上的锥齿轮（35）相啮合，所述左动力控制组件（200）中，带有内花键的套管（12）与轴承（14）内圈以及齿轮（10）固接，轴承（14）外圈与平板（15）固接，平板（15）上安装有导引杆（32）、圆形磁铁（11）、限位块（18），导引杆（32）上安装复位弹簧（13）、复位弹簧（17），所述右动力控制组件（300）中没有左动力控制组件（200）中的限位块（18），所述的左动力控制组件（200）能够与固接在摄像机框架轴（20）上的齿轮（19）啮合，所述右动力控制组件（300）能够与空套在摄像机框架轴上的齿轮（30）啮合，齿轮（30）与固接在螺杆（22）上的小齿轮（29）常啮合，所述螺杆（22）两侧有旋向相反的螺纹段，并且通过轴承与摄像机框架（21）连接，摄像机支架（24）两端分别于螺杆（22）和导引杆（23）连接，摄像机（25）通过螺栓（26）与摄像机支架（24）相连，驱动电机（41）的线缆接口、环形电磁铁（39）的线缆接口、电磁铁（9）和电磁铁（33）的线缆接口、摄像机（25）的控制接口分别与控制箱（2）的相配合接口相连。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度双目立体视觉装置，其特征在于所述摄像机支架（24）上的立柱（28）的内孔有与螺杆（22）配合的内螺纹，立柱（27）的内孔有光滑铜套，两立柱孔的轴线平齐。
3.根据权利要求1或2所述的一种多自由度双目立体视觉装置，其特征在于所述螺纹为精密螺纹，所述轴承为精密轴承，所述驱动电机（41）为精密电机，所述齿轮端面有倒角。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度双目立体视觉装置，其特征在于所述两个摄像机（25）之间光轴始终平行且垂直于摄像机框架（21）的前端面，基线长度为60-260mm。

一种多自由度双目立体视觉装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于机器视觉领域的目标识别与定位装置，特别涉及一种用于获取环境三维信息的双目立体视觉装置。\n背景技术\n[0002] 近年来，双目立体视觉技术在移动机器人导航、智能车导航、三维重建、精密测量等领域得到广泛的应用。在这些应用领域中，通常要求仪器设备能够自动地获取周围环境的三维立体信息，这就要求双目摄像装置能够实现自身的多维运动，以满足图像获取的要求。\n[0003] 通过检索相关技术文献，发现现有的可调式双目摄像装置虽然可以实现多维运动，但是存在光轴不平行、基线不可调、调整所需驱动电机较多等不足之处。一些现有的双目立体摄像装置，可以完成水平旋转、俯仰、聚散度的改变等动作，但是这些动作的实现需要多个电机来完成，而且聚散度的调整是通过两个摄像机的旋转完成的，摄像机旋转之后给图像匹配与深度计算等算法带来很大的难度，另外，这些装置的双目摄像机通常都是相对固定的，它们之间基线的长度不能调整。\n实用新型内容\n[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供了一种通过对一个电机及一些辅助机构的控制来实现双目摄像机水平旋转运动、俯仰运动，并且能使两个摄像机相互之间水平移动，实现两个摄像机之间基线长度的调整，进而获取需要的图像信息，通过对三维深度信息恢复，可以应用于机器人导航、智能车导航、三维重建以及精密加工等领域。\n[0005] 为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案。它包括底座1，控制箱2，基座3，所述基座3中安装有平面轴承38、环形电磁铁39、驱动电机41，所述驱动电机41输出轴上固接有齿轮37锥齿轮35，所述平面轴承38上方与水平支架7的底座40相连，所述水平支架7上安装有水平旋转控制组件100、支架主轴8、电磁铁9、电磁铁33、摄像机框架21，所述水平旋转控制组件100由导引杆6、固接在导引杆6顶端的限位块36、与导引杆6固接的环形磁铁4、套在导引杆6外面的压紧弹簧5组成，所述支架主轴8上安装有锥齿轮34、左动力控制组件200、右动力控制组件300、挡圈16，所述的锥齿轮34与固接在驱动电机41输出轴上的锥齿轮35相啮合，所述左动力控制组件200中，带有内花键的套管12与轴承14内圈以及齿轮10固接，轴承14外圈与平板15固接，平板15上安装有导引杆32、圆形磁铁\n11、限位块18，导引杆32上安装复位弹簧13、复位弹簧17，所述右动力控制组件300中没有左动力控制组件200中的限位块18，所述的左动力控制组件200能够与固接在摄像机框架轴20上的齿轮19啮合，所述右动力控制组件300能够与空套在摄像机框架轴上的齿轮30啮合，齿轮30与固接在螺杆22上的小齿轮29常啮合，所述螺杆22两侧有旋向相反的螺纹段，并且通过轴承与摄像机框架21连接，摄像机支架24两端分别于螺杆22和导引杆23连接，摄像机25通过螺栓26与摄像机支架24相连，驱动电机41的线缆接口、环形电磁铁39的线缆接口、电磁铁9和电磁铁33的线缆接口、摄像机25的控制接口分别与控制箱2的相配合接口相连。\n[0006] 所述摄像机支架24上的立柱28的内孔有与螺杆22配合的内螺纹，立柱27的内孔安装有光滑铜套，两立柱孔的轴线平齐。\n[0007] 所述螺纹为精密螺纹，轴承为精密轴承，驱动电机为精密电机，齿轮端面有倒角。\n[0008] 所述两个摄像机之间光轴始终平行且垂直于摄像机框架前端面，基线长度为\n60-260mm。\n[0009] 所述机械部分能够通过对一个驱动电机和一些辅助机构的控制实现双目摄像机的水平旋转运动、俯仰运动以及两个摄像机之间基线长度的调整。\n[0010] 首先是两个摄像机的水平旋转运动。这种水平旋转运动可以通过控制水平旋转控制组件向上移动，使其上的限位块与固接在电机输出轴上的齿轮接合，这样驱动电机输出的动力经过水平旋转组件传给水平支架，进而带动摄像机框架整体做水平旋转运动。\n[0011] 其次，在水平旋转控制组件复位下移后，水平旋转控制组件上的环形磁铁压在基座上的环形电磁铁上，通过它们之间相互接触的摩擦面的摩擦力作用，将水平支架固定在基座上。此时，驱动电机发出的动力经过支架主轴有两个分支。第一分支是将左动力控制组件向左移动，使其上的齿轮与固接在摄像机框架轴上的齿轮啮合，带动摄像机框架绕摄像机框架轴做俯仰运动，左动力控制组件右移复位后，其上的齿轮退出啮合，并且左动力控制组件上的限位块插入固接在摄像机框架轴上的齿轮的齿槽内，使得摄像机框架固接在水平支架上。第二动力分支是将右动力控制组件右移，使其上的齿轮与空套在摄像机框架轴上的齿轮啮合，再通过固接在螺杆上的小齿轮将动力传递给螺杆，螺杆两侧分别加工有左旋及右旋的螺纹，摄像机支架一端的立柱内安装有光滑的铜套并且与摄像机框架上的导引杆连接，摄像机支架的另一端的立柱内有与螺杆螺纹配合的左旋或右旋的螺纹，在摄像机支架不转的前提下，转动螺杆，就会带动两摄像机支架沿摄像机框架上的导引杆做相向运动或者相离运动，实现两摄像机之间基线长度的调整，右动力控制组件复位左移后，带动其上的齿轮左移，退出啮合，动力传输中断。\n[0012] 相比现有技术，本实用新型的有益效果是通过一个电机和一些辅助机构就可以完成双目摄像机的水平旋转运动、俯仰运动和两个摄像机之间基线长度的改变，从而获得最佳的拍摄视角，适用于机器人导航、智能车导航等领域，通过使用精密螺纹、精密驱动电机保证了拍摄质量，适用于一些精密测量及精密加工领域，通过引入一些辅助机械机构，减少了驱动电机等电器部件的使用与控制，从而降低了成本。\n附图说明\n[0013] 图1为本实用新型整体结构示意图。\n[0014] 图2为本实用新型剖开基座套筒后的整体结构示意图。\n[0015] 图3为本实用新型水平旋转控制组件结构示意图。\n[0016] 图4为本实用新型左、右动力控制组件示意图。\n具体实施方式\n[0017] 如图1～图4所示。一种多自由度双目立体视觉装置，包括底座1，控制箱2，基座\n3，所述基座3中安装有平面轴承38、环形电磁铁39、驱动电机41，所述驱动电机41输出轴上固接有齿轮37锥齿轮35，所述平面轴承38上方与水平支架7的底座40相连，所述水平支架7上安装有水平旋转控制组件100、支架主轴8、电磁铁9、电磁铁33、摄像机框架21，所述水平旋转控制组件100由导引杆6、固接在导引杆6顶端的限位块36、与导引杆6固接的环形磁铁4、套在导引杆6外面的压紧弹簧5组成，所述支架主轴8上安装有锥齿轮34、左动力控制组件200、右动力控制组件300、挡圈16，所述的锥齿轮34与固接在驱动电机41输出轴上的锥齿轮35相啮合，所述左动力控制组件200中，带有内花键的套管12与轴承14内圈以及齿轮10固接，轴承14外圈与平板15固接，平板15上安装有导引杆32、圆形磁铁\n11、限位块18，导引杆32上安装复位弹簧13、复位弹簧17，所述右动力控制组件300中没有左动力控制组件200中的限位块18，所述的左动力控制组件200能够与固接在摄像机框架轴20上的齿轮19啮合，所述右动力控制组件300能够与空套在摄像机框架轴上的齿轮30啮合，齿轮30与固接在螺杆22上的小齿轮29常啮合，所述螺杆22两侧有旋向相反的螺纹段，并且通过轴承与摄像机框架21连接，摄像机支架24两端分别于螺杆22和导引杆23连接，摄像机25通过螺栓26与摄像机支架24相连，驱动电机41的线缆接口、环形电磁铁39的线缆接口、电磁铁9和电磁铁33的线缆接口、摄像机25的控制接口分别与控制箱2的相配合接口相连。\n[0018] 摄像机支架24上的立柱28的内孔有与螺杆螺纹配合的内螺纹，立柱27的内孔安装有光滑铜套，两立柱内孔轴线平齐，螺纹为精密螺纹，轴承为精密轴承，驱动电机为精密电机，齿轮端面有倒角。\n[0019] 两个摄像机之间光轴始终平行且垂直于摄像机框架前端面，基线长度为\n60-260mm。\n[0020] 机械部分能够通过对一个电机和一些辅助机构的控制实现双目摄像机的水平旋转运动、俯仰运动以及两个摄像机之间基线长度的调整。\n[0021] 两个摄像机的水平旋转运动可以通过给环形电磁铁39通电，水平旋转控制组件\n100上的环形磁铁4受到向上推力作用使得水平旋转控制组件100向上移动，带动其上的限位块36插入电机输出轴上的齿轮37的齿槽内，这样驱动电机41输出的动力经过水平旋转组件100传递给水平支架7，进而带动摄像机框架21整体做水平旋转运动。\n[0022] 环形电磁铁39断电时，在压紧弹簧5压紧力作用下水平旋转控制组件100复位下移，将环形磁铁4压紧在环形电磁铁39上表面上，通过环形磁铁4以及环形电磁铁39相互接触的摩擦面的摩擦力作用，将水平支架7固定在基座3上。此时，驱动电机41发出的动力经过锥齿轮35传递给锥齿轮34，经过支架主轴8动力有两个分支。第一分支是给电磁铁\n9通电，使得圆形磁铁11在斥力作用下带动左动力控制组件200向左移动，使齿轮10与固接在摄像机框架轴20上的齿轮19啮合，带动摄像机框架21绕摄像机框架轴20做俯仰运动，电磁铁9断电时，左动力控制组件200在复位弹簧17弹力作用下右移复位，齿轮10退出啮合，并且左动力控制组件200上的限位块18插入齿轮19的齿槽内，由于左动力控制组件\n200与水平支架7相连，使得摄像机框架21固定在水平支架7上。第二动力分支是给电磁铁33通电，将右动力控制组件300右移，使齿轮31与空套在摄像机框架轴上的齿轮30啮合，再通过固接在螺杆22上的小齿轮29将动力传递给螺杆22，螺杆22两侧有旋向相反的螺纹，摄像机支架24一端立柱27内有光滑铜套且与导引杆23配合，另一端立柱28内有与螺杆22螺纹配合的内螺纹，转动螺杆22，两摄像机支架24将沿导引杆23做相向运动或者相离运动，实现两摄像机25之间基线长度的调整。电磁铁33断电时，右动力控制组件300复位左移，齿轮31左移，退出啮合，动力传输中断。