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一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统

阅读：33发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，所述系统包括：低压电流互感器安装模块：用于安装待测低压电流互感器，并控制所述待测低压电流互感器的平移和旋转；光栅发射模块：用于向所述待测低压电流互感器投射光栅；图像采集模块：用于采集经光栅处理后的待测低压电流互感器图像，并将采集到的图像信息发送给数据处理模块；数据处理模块：解析图像采集模块发送的图像信息，并将解析后的图像信息与标准低压电流互感器的三维图像信息进行对比计算，得出待测低压电流互感器的检测误差。本发明提供的技术方案可实现待测低压电流互感器外观尺寸及其误差的全自动精确测量，测量结果更加准确、可靠，速度更快。，下面是一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，其特征在于，
所述系统包括：
低压电流互感器安装模块：用于安装待测低压电流互感器，并控制所述待测低压电流互感器的平移和旋转；
光栅发射模块：用于向所述待测低压电流互感器投射光栅；
图像采集模块：用于采集经光栅处理后的待测低压电流互感器图像，并将采集到的图像信息发送给数据处理模块；
数据处理模块：解析图像采集模块发送的图像信息，并将解析后的图像信息与标准低压电流互感器的三维图像信息进行对比计算，得出待测低压电流互感器的检测误差；
所述图像采集模块由双目摄像机组成，所述双目摄像机包括两个分别设于光栅发射模块两侧的摄像头；两个摄像头采用硬件同步机制从不同的角度对待测低压电流互感器进行拍摄，以获得所述待测低压电流互感器的两幅数字图像信息，并将所述两幅数字图像信息通过信号线上传给数据处理模块，每幅数字图像信息包括三维坐标数据和彩色纹理数据；
所述摄像头前方加装有可切换的滤光片，以根据待测低压电流互感器的不同材料特性实现蓝白光源的自由切换：当测量具有较强反光性材料的待测低压电流互感器时，使用蓝光测量，通过安装滤光片只让特定波长的蓝光通过，以降低环境光的干扰；当测量具有其他材料特性的待测低压电流互感器时，切除滤光片，使用白光测量；
所述光栅发射模块先向所述待测低压电流互感器投射一组光强呈正旋分布的光栅图像；然后再向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像；
所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射光栅图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上经所述待测低压电流互感器调制而变形的光栅图像，并利用所述光栅图像通过相位计算和三维重建获得所述待测低压电流互感器表面的三维坐标数据，再将所述三维坐标数据传输给数据处理模块；
所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上所述待测低压电流互感器在红、绿、蓝三张彩色图像照射下的图像信息，并根据所述图像信息合成所述待测低压电流互感器的彩色纹理数据，再将所述彩色纹理数据传输给数据处理模块；
所述参考平面和DLP投影仪分别位于所述待测低压电流互感器两侧；双目摄像机和DLP投影仪的光学焦点连线与所述参考平面平行；所述双目摄像机聚焦在所述参考平面上；所述双目摄像机的拍摄面积等于所述DLP投影仪的投影面积。
2.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，
所述低压电流互感器安装模块包括：
运动控制箱：通过信号线分别连接电控平移台和电控旋转台，并控制电控平移台的平移和电控旋转台的旋转；
电控平移台：安装在直线导轨上，并在所述运动控制箱的控制下在所述直线导轨上做直线运动；
电控旋转台：设置在所述电控平移台上，随所述电控平移台做直线运动，同时在所述运动控制箱的控制下做三维旋转运动；
隔震平台：固定在所述电控旋转台上，随所述电控旋转台运动，用于安装待测低压电流互感器，并对周围环境和待测低压电流互感器的震动进行屏蔽。
3.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，
所述光栅发射模块由DLP投影仪组成；所述DLP投影仪与图像采集模块安装在同一机盒内；所述机盒置于待测低压电流互感器前方，并与数据处理模块相连；所述DLP投影仪在所述数据处理模块的控制下能向所述待测低压电流互感器投影光栅图像和彩色图像。
4.根据权利要求1所述的三维扫描系统，其特征在于，
所述数据处理模块包括数据解析模块和误差计算模块；所述数据解析模块接收所述图像处理模块上传的数字图像信息，并对所述数字图像信息进行解析，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸；所述误差计算模块根据所述待测低压电流互感器的外观尺寸和存储在所述误差计算模块内的标准低压电流互感器的外观尺寸，计算所述待测低压电流互感器的外观尺寸误差。
5.根据权利要求4所述的三维扫描系统，其特征在于，
所述数据处理模块由计算机组成；所述计算机分别通过USB 接口和信号线与DLP投影仪和双目摄像机相连，用于控制DLP投影仪的图像投影并处理由双目摄像机拍摄到的数字图像信息，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸数据和误差。

说明书全文

一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种三维扫描系统，具体讲涉及一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统。

背景技术

[0002] 随着互感器在电力系统中的广泛应用，利用三维测量技术测量互感器的外观尺寸，已成为实现实验室计量检测智能化、自动化、精确化不可或缺的手段。现代工业的发展尤其是以数字制造为核心的先进制造技术的迅猛发展对精密测量技术提出了更高的要求。精密测量技术一方面要为先进制造技术担负起技术质量保证的重任，另一方面要为产品生产效益的提高贡献力量。

[0003] 现有技术涉及的三维扫描系统均未能实现反光材料的高精度测量，以及蓝白光的自由切换，未能集成流水线装置实现自动化，并且没有专门针对互感器进行程序化三维扫描的测量装置，对检测互感器外观及尺寸误差存在一定的缺陷。因此，设计一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统对提高低压电流互感器外观检测的测量准确度和检测速度等方面具有重要意义。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，该发明应用于互感器的外观检查及尺寸扫描，可以满足国家标准Q/GDW 572—2010《计量用低压电流互感器技术规范》的要求：能有效地解决人工操作测量低压电流互感器外观尺寸时，因环境条件的影响和人为误差所引起的测量效率低，测量可靠性差，测量不确定性大等问题。

[0005] 本发明提供的技术方案是：一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，其改进之处在于：所述系统包括：

[0006] 低压电流互感器安装模块：用于安装待测低压电流互感器，并控制所述待测低压电流互感器的平移和旋转；

[0007] 光栅发射模块：用于向所述待测低压电流互感器投射光栅；

[0008] 图像采集模块：用于采集经光栅处理后的待测低压电流互感器图像，并将采集到的图像信息发送给数据处理模块；

[0009] 数据处理模块：解析图像采集模块发送的图像信息，并将解析后的图像信息与标准低压电流互感器的三维图像信息进行对比计算，得出待测低压电流互感器的检测误差。

[0010] 优选的，所述低压电流互感器安装模块包括：

[0011] 运动控制箱：通过信号线分别连接电控平移台和电控旋转台，并控制电控平移台的平移和电控旋转台的旋转；

[0012] 电控平移台：安装在直线导轨上，并在所述运动控制箱的控制下在所述直线导轨上做直线运动；

[0013] 电控旋转台：设置在所述电控平移台上，随所述电控平移台做直线运动，同时在所述运动控制箱的控制下做三维旋转运动；

[0014] 隔震平台：固定在所述电控旋转台上，随所述电控旋转台运动，用于安装待测低压电流互感器，并对周围环境和待测低压电流互感器的震动进行屏蔽。

[0015] 优选的，所述光栅发射模块先向所述待测低压电流互感器投射一组光强呈正旋分布的光栅图像；然后再向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像。

[0016] 进一步，所述光栅发射模块由DLP投影仪组成；所述DLP投影仪与图像采集模块安装在同一机盒内；所述机盒置于待测低压电流互感器前方，并与数据处理模块相连；所述DLP投影仪在所述数据处理模块的控制下能向所述待测低压电流互感器投影光栅图像和彩色图像。

[0017] 进一步，所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射光栅图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上经所述待测低压电流互感器调制而变形的光栅图像，并利用所述光栅图像通过相位计算和三维重建获得所述待测低压电流互感器表面的三维坐标数据，再将所述三维坐标数据传输给数据处理模块；

[0018] 所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上所述待测低压电流互感器在红、绿、蓝三张彩色图像照射下的图像信息，并根据所述图像信息合成所述待测低压电流互感器的彩色纹理数据，再将所述彩色纹理数据传输给数据处理模块。

[0019] 优选的，所述图像采集模块由双目摄像机组成，所述双目摄像机包括两个分别设于光栅发射模块两侧的摄像头；两个摄像头采用硬件同步机制从不同的角度对待测低压电流互感器进行拍摄，以获得所述待测低压电流互感器的两幅数字图像信息，并将所述两幅数字图像信息通过信号线上传给数据处理模块，每幅数字图像信息包括三维坐标数据和彩色纹理数据。

[0020] 进一步，所述摄像头前方加装有可切换的滤光片，以根据待测低压电流互感器的不同材料特性实现蓝白光源的自由切换：当测量具有较强反光性材料的待测低压电流互感器时，使用蓝光测量，通过安装滤光片只让特定波长的蓝光通过，以降低环境光的干扰；当测量具有其他材料特性的待测低压电流互感器时，切除滤光片，使用白光测量。

[0021] 优选的，所述数据处理模块包括数据解析模块和误差计算模块；所述数据解析模块接收所述图像处理模块上传的数字图像信息，并对所述数字图像信息进行解析，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸；所述误差计算模块根据所述待测低压电流互感器的外观尺寸和存储在所述误差计算模块内的标准低压电流互感器的外观尺寸，计算所述待测低压电流互感器的外观尺寸误差。

[0022] 进一步，所述数据处理模块由计算机组成；所述计算机分别通过USB 接口及信号线与DLP投影仪和双目摄像机相连，用于控制DLP投影仪的图像投影并处理由双目摄像机拍摄到的数字图像信息，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸数据和误差。

[0023] 进一步，所述参考平面和DLP投影仪分别位于所述待测低压电流互感器两侧；双目摄像机和DLP投影仪的光学焦点连线与所述参考平面平行；所述双目摄像机聚焦在所述参考平面上；所述双目摄像机的拍摄面积等于所述DLP投影仪的投影面积。

[0024] 与最接近的现有技术相比，本发明具有如下显著进步：

[0025] 1.本发明的一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，通过DLP投影仪向待测低压电流互感器发射光栅，通过双目摄像机采集待测低压电流互感器的数字图像信息，通过计算机解析待测低压电流互感器的数字图像信息，可实现待测低压电流互感器外观尺寸及其误差的全自动精确测量，测量参数数据更加准确、可靠，测量速度更快，有效地解决了人工测量低压电流互感器外观尺寸时受环境条件的影响、以及人为误差造成的可靠性差，测量不确定性大的问题；

[0026] 2.本发明的三维扫描系统采用低压电流互感器安装模块安装待测低压电流互感器，使得待测低压电流互感器在被扫描的过程中可任意翻转和移动，因此可基于多个视角对待测低压电流互感器进行测量，通过计算机的系统软件进行自动拼接，可实现低压电流互感器360°高精度测量。

[0027] 3.本发明的三维扫描系统将低压电流互感器安装在可移动的电控平移台上，可直接实现集成流水线的运作，操作简单，实用性强，拆卸方便，对测量环境要求低，系统设计小巧，容易便携，对于低压电流互感器外观检查工程化应用具有实际意义。

[0028] 4.本发明的三维扫描系统在摄像头的前方加装了可切换的滤光片，可根据待测低压电流互感器的不同材质选择不同光源进行测量，可抑制环境光的干扰，提高采集数据的可靠性。附图说明

[0029] 图1为本发明提供的三维扫描系统的硬件结构框图。

[0030] 图2为光栅发射模块、图像采集模块、待测低压电流互感器和参考平面的位置关系图。

[0031] 其中1-投射光栅；2-双目摄像机的摄像头；3-待测低压电流互感器；4-参考平面。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

[0033] 为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[0034] 本发明提供一种用于低压电流互感器外观检测的三维扫描系统，其整体结构框图如图1所示。所述系统包括：

[0035] 低压电流互感器安装模块：用于安装待测低压电流互感器，并控制所述待测低压电流互感器的平移和旋转；

[0036] 光栅发射模块：用于向所述待测低压电流互感器投射光栅；投射的光栅与待测低压电流互感器表面干涉后投影在参考平面上，便于图像采集模块采集；

[0037] 图像采集模块：用于采集经光栅处理后的待测低压电流互感器图像，并将采集到的图像信息发送给数据处理模块；

[0038] 数据处理模块：解析图像采集模块发送的图像信息，并将解析后的图像信息与标准低压电流互感器的三维图像信息进行对比计算，得出待测低压电流互感器的检测误差。

[0039] 所述低压电流互感器安装模块包括：

[0040] 运动控制箱：通过信号线分别连接电控平移台和电控旋转台，并控制电控平移台的平移和电控旋转台的旋转；

[0041] 电控平移台：安装在直线导轨上，并在所述运动控制箱的控制下在所述直线导轨上做直线运动；

[0042] 电控旋转台：设置在所述电控平移台上，随所述电控平移台做直线运动，同时在所述运动控制箱的控制下做三维旋转运动；

[0043] 隔震平台：固定在所述电控旋转台上，随所述电控旋转台运动，用于安装待测低压电流互感器，并对周围环境和待测低压电流互感器的震动进行屏蔽。

[0044] 其中运动控制箱的主要控制器件为PLC控制器，通过PLC控制器控制待测低压电流互感器的平移和旋转，由数据处理模块控制图像采集模块基于多个视角对待测低压电流互感器进行图像采集，再由数据处理模块的系统软件进行自动拼接，从而实现待测低压电流互感器的360°高精度测量。

[0045] 采用电控平移台可实现待测低压电流互感器的集成流水线式外观检测，单个待测低压电流互感器扫描完毕后，由数据处理模块进行数据解析；然后继续扫描下一个待测低压电流互感器，并向数据处理模块重新载入新的数字图像数据，以此实现待测低压电流互感器外观检测的自动化，大大提高了检测效率和检测精度。

[0046] 所述光栅发射模块先向所述待测低压电流互感器投射一组光强呈正旋分布的光栅图像；然后再向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像。

[0047] 所述光栅发射模块由DLP投影仪组成；所述DLP投影仪与图像采集模块安装在同一机盒内；所述机盒置于待测低压电流互感器前方，并与数据处理模块相连；所述DLP投影仪在所述数据处理模块的控制下能向所述待测低压电流互感器投影光栅图像和彩色图像。

[0048] 所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射光栅图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上经所述待测低压电流互感器调制而变形的光栅图像，并利用所述光栅图像通过相位计算和三维重建获得所述待测低压电流互感器表面的三维坐标数据，再将所述三维坐标数据传输给数据处理模块；

[0049] 所述光栅发射模块向所述待测低压电流互感器投射红、绿、蓝三张彩色图像时，所述图像采集模块同步采集参考平面上所述待测低压电流互感器在红、绿、蓝三张彩色图像照射下的图像信息，并根据所述图像信息合成所述待测低压电流互感器的彩色纹理数据，再将所述彩色纹理数据传输给数据处理模块。

[0050] 由于三维坐标数据和彩色纹理数据来自同一图像采集模块，因此数据处理模块可以建立二者的对应关系，结合不同角度拍摄的数字图像信息，可以还原待测低压电流互感器的3D外貌。

[0051] 所述图像采集模块由双目摄像机组成，所述双目摄像机包括两个分别设于光栅发射模块两侧的摄像头；两个摄像头采用硬件同步机制从不同的角度对待测低压电流互感器进行拍摄，以获得所述待测低压电流互感器的两幅数字图像信息，并将所述两幅数字图像信息通过信号线上传给数据处理模块；每幅数字图像信息包括三维坐标数据和彩色纹理数据。

[0052] 所述摄像头前方加装有可切换的滤光片，以根据待测低压电流互感器的不同材料特性实现蓝白光源的自由切换：当测量具有较强反光性材料的待测低压电流互感器时，使用蓝光测量，通过安装滤光片只让特定波长的蓝光通过，以降低环境光的干扰；当测量具有其他材料特性的待测低压电流互感器时，切除滤光片，使用白光测量。

[0053] 通过在摄像头前方加装可切换的滤光片，可根据待测低压电流互感器的不同材料特性选择不同的光源进行测量，从而抑制环境光的干扰，提高采集数据的可靠性。

[0054] 所述数据处理模块包括数据解析模块和误差计算模块；所述数据解析模块接收所述图像处理模块上传的数字图像信息，并对所述数字图像信息进行解析，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸；所述误差计算模块根据所述待测低压电流互感器的外观尺寸和存储在所述误差计算模块内的标准低压电流互感器的外观尺寸，计算所述待测低压电流互感器的外观尺寸误差。

[0055] 所述数据处理模块由计算机组成；所述计算机分别通过USB接口及信号线与DLP投影仪和双目摄像机相连，用于控制DLP投影仪的图像投影并处理由双目摄像机拍摄到的数字图像信息，以获得待测低压电流互感器的外观尺寸数据和误差。

[0056] 如图2所示：所述参考平面和DLP投影仪分别位于所述待测低压电流互感器两侧；双目摄像机和DLP投影仪的光学焦点连线与所述参考平面平行；所述双目摄像机聚焦在所述参考平面上；所述双目摄像机的拍摄面积等于所述DLP投影仪的投影面积，这样可以充分利用投影光栅。

[0057] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

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