一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统

技术领域

本发明涉及三维影像检测技术领域，特别涉及一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统。

背景技术

目前，现有技术中三维影像测量仪所使用的表面光照明系统只能实现高角度照明，如光源入射角为60°、75°等，无法根据照明需要自动调节照明角度及照明高度，当对盲孔及沉孔进行检测时，高角度照明方式容易检测图像过饱和，使得孔的边缘轮廓获取不完整，从而使测量的重复性较低，无法实现盲孔和沉孔的高精度测量。为此，我们提出一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为，

一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统，包括特征参数采集模块、数据分析模块、中心控制模块、位置调节机构、角度调节机构、集成照明单元；

所述特征参数采集模块用于采集待测盲孔及沉孔的特征参数；

所述数据分析模块与所述所述特征参数采集模块连接，用于计算同一待测盲孔或沉孔的所述特征参数之间的重复性指标评价值；

所述中心控制模块与所述数据分析模块连接，用于根据获取的所述重复性指标评价值生成控制指令，包括位置调节控制指令、角度调节控制指令及照明参数控制指令；

所述位置调节机构与所述中心控制模块连接，响应于所述中心控制模块生成的位置调节控制指令，所述位置调节机构对所述集成照明单元进行垂直方向上的高度调节动作及水平方向上的位置调节动作；

所述角度调节机构与所述中心控制模块连接，响应于所述中心控制模块生成的角度调节控制指令，所述角度调节机构对所述集成照明单元进行照明角度的调节动作；

所述集成照明单元与所述中心控制模块连接，响应于所述中心控制模块生成的照明参数控制指令，所述集成照明单元进行照明亮度及照明颜色的调节动作；

所述系统还包括存储模块，所述存储模块与所述特征参数采集模块连接，用于存储所述特征参数采集模块获取的待测盲孔及沉孔的特征参数，所述特征参数包括孔径值和孔深值；

所述系统还包括存储器、处理器及存储于存储器中并能够在处理器上运行的电子程序。

所述系统的控制方法包括以下步骤：

步骤1，采集待测盲孔及沉孔的多组特征参数，包括孔径值和孔深值，使用采集的数据构建特征参数集(x

步骤，计算同一待测盲孔或沉孔的所述特征参数之间的重复性指标评价值d

式中，d

步骤2，设置重复性指标评价值合格阈值[0,a]，对特征参数之间的重复性指标评价值是否在合格阈值[0,a]范围内进行判定；

步骤3，获取特征参数之间的重复性指标评价值在合格阈值[0,a]范围内的数据集及对应的集成照明单元的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值，以获取的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据为输入进行训练得到神经网络模型，根据获取的模型输出特征参数之间的重复性指标评价值在合格阈值[0,a]范围内时所对应的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据；

步骤4，当待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值不在合格阈值[0,a]范围内时，根据模型输出特征参数与对应的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据，并根据模型输出的数据生成位置调节控制指令、角度调节控制指令及照明参数控制指令。

步骤5，响应于位置调节控制指令，所述位置调节机构对所述集成照明单元进行垂直方向上的高度调节动作及水平方向上的位置调节动作；响应于角度调节控制指令，所述角度调节机构对所述集成照明单元进行照明角度的调节动作；响应于照明参数控制指令，所述集成照明单元进行照明亮度及照明颜色的调节动作。

进一步的，所述位置调节机构包括水平直线模组、垂直直线模组、距离传感器，所述垂直直线模组的基座呈垂直状态固定安装于所述水平直线模组的滑座一端。

进一步的，所述角度调节机构包括安装座、第一步进电机、驱动齿轮、齿条圈、导向座、灯座和第二步进电机，所述安装座呈L型设置，其外侧端面与下侧端面分别与垂直直线模组的滑座和距离传感器连接，其内侧端面安装有第一步进电机，所述第一步进电机的主轴端与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述齿条圈啮合连接，所述齿条圈滑动安装于所述导向座内部，所述导向座下端与所述灯座连接，所述第二步进电机安装于所述灯座一侧端面。

进一步的，所述集成照明单元为并联组装的条形光源构成，所述条形光源安装于灯座内部，且其外壳体与第二步进电机的主轴端连接。

本发明具有如下有益效果，

(1)与现有技术相比，本发明技术方案的照明系统，通过采集待测盲孔及沉孔的多组特征参数，包括孔径值和孔深值，使用采集的数据构建特征参数集，计算同一待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值d

(2)与现有技术相比，本发明技术方案的照明系统，设置的位置调节机构通过水平直线模组与垂直直线模组可以调节集成照明单元与待测物体的位置及距离，并通过距离传感器实时检测与被测物体的距离，作为反馈信号进行位置调节，可以实现对集成照明单元进行垂直方向上的高度调节动作及水平方向上的位置调节动作，角度调节机构的第一步进电机202运行带动驱动齿轮203转动，驱动齿轮203通过带动啮合的齿条圈204转动，使灯座206与集成照明单元整体进行转动，此外，第二步进电机207运行可以对任一条形光源301的倾斜角度进行调节，从而可以实现集成照明单元的照明角度的多维度调节，响应于照明参数控制指令，集成照明单元进行照明亮度及照明颜色的调节动作。

附图说明

图1为本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统的结构框图；

图2为本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统的控制方法流程图；

图3为本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统集成照明单元的安装结构立体图；

图4为本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统集成照明单元的安装结构截面图；

图5为本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统集成照明单元的安装结构分解图。

图中，

101、水平直线模组；102、垂直直线模组；103、距离传感器；

201、安装座；202、第一步进电机；203、驱动齿轮；204、齿条圈；205、导向座；206、灯座；207、第二步进电机；

301、条形光源。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

实施例1

如图1所示的本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统的结构框图及图2所示的本发明一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统的控制方法流程图；

一种三维影像测量仪用智能表面光照明系统，包括特征参数采集模块、数据分析模块、中心控制模块、位置调节机构、角度调节机构、集成照明单元；

特征参数采集模块用于采集待测盲孔及沉孔的特征参数；

数据分析模块与特征参数采集模块连接，用于计算同一待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值；

中心控制模块与数据分析模块连接，用于根据获取的重复性指标评价值生成控制指令，包括位置调节控制指令、角度调节控制指令及照明参数控制指令；

位置调节机构与中心控制模块连接，响应于中心控制模块生成的位置调节控制指令，位置调节机构对集成照明单元进行垂直方向上的高度调节动作及水平方向上的位置调节动作；

角度调节机构与中心控制模块连接，响应于中心控制模块生成的角度调节控制指令，角度调节机构对集成照明单元进行照明角度的调节动作；

集成照明单元与中心控制模块连接，响应于中心控制模块生成的照明参数控制指令，集成照明单元进行照明亮度及照明颜色的调节动作；

系统还包括存储器、处理器及存储于存储器中并能够在处理器上运行的电子程序；

位置调节机构包括水平直线模组101、垂直直线模组102、距离传感器103，垂直直线模组102的基座呈垂直状态固定安装于水平直线模组101的滑座一端；

角度调节机构包括安装座201、第一步进电机202、驱动齿轮203、齿条圈204、导向座205、灯座206和第二步进电机207，安装座201呈L型设置，其外侧端面与下侧端面分别与垂直直线模组102的滑座和距离传感器103连接，其内侧端面安装有第一步进电机202，第一步进电机202的主轴端与驱动齿轮203连接，驱动齿轮203与齿条圈204啮合连接，齿条圈204滑动安装于导向座205内部，导向座205下端与灯座206连接，第二步进电机207安装于灯座206一侧端面；

集成照明单元为并联组装的条形光源301构成，条形光源301安装于灯座206内部，且其外壳体与第二步进电机207的主轴端连接。

系统还包括存储模块，存储模块与特征参数采集模块连接，用于存储特征参数采集模块获取的待测盲孔及沉孔的特征参数，特征参数包括孔径值和孔深值。

系统的控制方法包括以下步骤：

步骤1，采集待测盲孔及沉孔的多组特征参数，包括孔径值和孔深值，使用采集的数据构建特征参数集(x

步骤2，计算同一待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值d

式中，d

步骤3，设置重复性指标评价值合格阈值[0,a]，对特征参数之间的重复性指标评价值是否在合格阈值[0,a]范围内进行判定，当待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值在合格阈值[0,a]范围内时，获取此时集成照明单元的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值保存至存储模块中，并以保存的数据对神经网络模型进行实时更新，以提高模型预测的准确性；

步骤4，获取特征参数之间的重复性指标评价值在合格阈值[0,a]范围内的数据集及对应的集成照明单元的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值，以获取的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据为输入进行训练得到神经网络模型，根据获取的模型输出特征参数之间的重复性指标评价值在合格阈值[0,a]范围内时所对应的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据；

步骤5，当待测盲孔或沉孔的特征参数之间的重复性指标评价值不在合格阈值[0,a]范围内时，根据模型输出特征参数与对应的三维坐标值、倾斜角度值、亮度参数值及照明颜色值数据，并根据模型输出的数据生成位置调节控制指令、角度调节控制指令及照明参数控制指令。

步骤6，响应于位置调节控制指令，位置调节机构对集成照明单元进行垂直方向上的高度调节动作及水平方向上的位置调节动作，如图3-5所示，具体为：通过水平直线模组101与垂直直线模组102可以调节集成照明单元与待测物体的位置及距离，并通过距离传感器103实时检测与被测物体的距离，作为反馈信号进行位置调节；

响应于角度调节控制指令，角度调节机构对集成照明单元进行照明角度的调节动作，如图3-5所示，具体为：第一步进电机202运行带动驱动齿轮203转动，驱动齿轮203通过带动啮合的齿条圈204转动，使灯座206与集成照明单元整体进行转动，此外，第二步进电机207运行可以对任一条形光源301的倾斜角度进行调节，从而可以实现集成照明单元的照明角度的多维度调节；

响应于照明参数控制指令，集成照明单元进行照明亮度及照明颜色的调节动作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。