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申请/专利权人：桂林电子科技大学

摘要：本发明涉及一种预制构件自动化快速三维建模系统，包括置物平台、采集装置、图形工作站和控制器；所述置物平台水平贯穿所述采集装置，其上放置有预制构件；所述采集装置可沿着所述置物平台从预制构件的一端通过多次移动后到达预制构件的另一端以采集预制构件的影像信息；所述图形工作站通过数据线连接所述采集装置并将采集到的影像信息进行空间三维运算以建立模型，进而得到预制构件的数字模型并输出；所述控制器处于所述采集装置上并用于控制所述采集装置和所述图形工作站的运行。该系统操作简单,建模所需时间短，效率高，特别适合轨道交通、桥梁工程等领域的大跨度混凝土预制构件的建模。

主权项：1.一种预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，包括置物平台1、采集装置、图形工作站17和控制器2；所述置物平台1水平贯穿所述采集装置，其上放置有预制构件；所述采集装置可沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端以采集预制构件的影像信息；所述图形工作站17通过数据线3连接所述采集装置并将采集到的影像信息进行空间三维运算以建立模型，进而得到预制构件的数字模型并输出；所述控制器2处于所述采集装置上并用于控制所述采集装置和所述图形工作站17的运行；所述采集装置包括固定架4、相机5和移动小车6；所述固定架4为开口朝下的竖直矩形框架结构，所述置物平台1经所述固定架4的开口水平将所述固定架4贯穿；所述相机5有若干个，其可滑动的安装在所述固定架4的内壁上并对所述置物平台1上的预制构件进行拍摄以采集预制构件的影像信息；所述移动小车6有两辆，其分别固定在所述固定架4开口两侧的端部并带动所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端；所述采集装置还包括滑块7、带把螺栓8和基板9；所述固定架4的内侧壁上设有滑轨10，所述滑块7可滑动的卡在所述滑轨10上，所述带把螺栓8贯穿所述滑块7，在所述带把螺栓8上设有使所述带把螺栓8顶住所述滑轨10从而将所述滑块7卡紧在所述滑轨10上固定住的螺母11；在所述滑块7上还固定有基板9，所述相机5固定在所述基板9上；所述移动小车6包括底盘12和步进电机13；所述底盘12固定在所述固定架4开口侧的端部；在所述底盘12下方前部可转动的设有前轮14，其下方后部通过传动轴15可转动的设有后轮16；所述步进电机13处于所述底盘12上并连接驱动所述传动轴15转动，进而驱动所述后轮16滚动以带动所述固定架4移动；所述控制器2包括启动模块、对焦模块、拍照模块和移动控制模块；所述启动模块，其用于控制所述相机5、所述步进电机13以及所述图形工作站17的开启或关闭；所述对焦模块，其用于根据所述相机5与预制构件之间的距离自动调节所述相机5的焦距以完成对焦；所述移动控制模块，其根据所述相机5拍摄的相邻照片的重叠度并通过所述步进电机13控制所述固定架4每次移动的距离或设置所述固定架4每次固定的移动距离，以使所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过多次移动后到达预制构件的另一端；所述拍照模块，其用于控制所述相机5在所述固定架4每次移动后对预制构件进行一次拍摄，进而完成整个预制构件的影像信息采集工作。

全文数据：一种预制构件自动化快速三维建模系统技术领域本发明涉及预制构件检测领域，具体涉及一种预制构件自动化快速三维建模系统。背景技术随着我国现代化建设进程日益加快，装配式结构体系得到了飞速发展，预制构件作为装配式结构体系中的主要组成部分，它的外形质量将直接影响到预制构件的质量，进而影响装配式结构整体的质量。预制构件外形检测一般方法需采用全站仪、水准仪、激光垂准仪、卷尺等测量工具或者用眼睛观察，此类检测方法缓慢且不精准，不是一种理想的、合理的预制构件外形检测方法。目前，基于影像的三维建模是预制构件外形质量检测方法之一，该方式精度高，成本低，模型表面纹理真实，但该方法需要多角度拍摄物体，相邻影像重叠度高，单台相机不能同时从多角度对物体进行拍摄，所需时间长，同时由于人为因素影响不能保证拍摄的照片质量，不利于快速检测的要求，大大降低了工作效率。发明内容在上述上述，为了解决现有现有技术的不足，保证建模精度，本发明所要解决的技术问题是提供一种预制构件自动化快速三维建模系统。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种预制构件自动化快速三维建模系统，包括置物平台、采集装置、图形工作站和控制器；所述置物平台水平贯穿所述采集装置，其上放置有预制构件；所述采集装置可沿着所述置物平台从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端以采集预制构件的影像信息；所述图形工作站通过数据线连接所述采集装置并将采集到的影像信息进行空间三维运算以建立模型，进而得到预制构件的数字模型并输出；所述控制器处于所述采集装置上并用于控制所述采集装置和所述图形工作站的运行。其中，上述控制器所采用的的芯片可选用现有型号为STM32F103的芯片做主控芯片。本发明的有益效果是：该系统操作简单,建模所需时间短，效率高，特别适合轨道交通、桥梁工程等领域的大跨度混凝土预制构件的建模。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，所述采集装置包括固定架、相机和移动小车；所述固定架为开口朝下的竖直矩形框架结构，所述置物平台经所述固定架的开口水平将所述固定架贯穿；所述相机有若干个，其可滑动的安装在所述固定架的内壁上并对所述置物平台上的预制构件进行拍摄以采集预制构件的影像信息；所述移动小车有两辆，其分别固定在所述固定架开口两侧的端部并带动所述固定架沿着所述置物平台从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端。进一步，所述采集装置还包括滑块、带把螺栓和基板；所述固定架的内侧壁上设有滑轨，所述滑块可滑动的卡在所述滑轨上，所述带把螺栓贯穿所述滑块，在所述带把螺栓上设有使所述带把螺栓顶住所述滑轨从而将所述滑块卡紧在所述滑轨上从而固定住的螺母；在所述滑块上还固定有基板，所述相机固定在所述基板上。采用上述进一步方案的有益效果是：能多角度对预制构件进行拍摄，以完成整个预制构件的影像信息采集工作。进一步，所述图形工作站包括数据导入模块、模型生成模块和输出模块；所述数据导入模块，其通过所述数据线连接所述相机并将所述相机采集到的影像信息导入给所述模型生成模块；所述模型生成模块，其用于将所述数据导入模块导入的影像信息通过空间三维运算建立相应的三维模型；所述输出模块，其用于对所述模型生成模块建立的三维模型进行格式处理后导出，并根据不同的需求输出数字模型或者直接传输给D打印机打印模型。采用上述进一步方案的有益效果是：快速、准确的提供预制构件的三维模型。进一步，所述移动小车包括底盘和步进电机；所述底盘固定在所述固定架开口的侧部；在所述底盘下方前部可转动的设有前轮，其下方后部通过传动轴可转动的设有后轮；所述步进电机处于所述底盘上并连接驱动所述传动轴转动，进而驱动所述后轮滚动以带动所述固定架移动。进一步，所述控制器包括启动模块、对焦模块、拍照模块和移动控制模块；所述启动模块，其用于控制所述相机、所述步进电机以及所述图形工作站的开启或关闭；所述对焦模块，其用于根据所述相机与预制构件之间的距离自动调节所述相机的焦距以完成对焦；所述移动控制模块，其根据所述相机拍摄的相邻照片的重叠度并通过所述步进电机控制所述固定架每次移动的距离或设置所述固定架每次固定的移动距离，以使所述固定架沿着所述置物平台从预制构件的一端通过多次移动后到达预制构件的另一端；所述拍照模块，其用于控制所述相机在所述固定架每次移动后对预制构件进行一次拍摄，进而完成整个预制构件的影像信息采集工作。采用上述进一步方案的有益效果是：整个过程仅由一个工作人员便可完成,过程中不需要对相机参数进行调整，相机拍摄完就可自动建模，并自动化驱动拍摄，提高了工作效率。附图说明图1为本发明的整体结构示意图；图2为移动小车的结构示意图；图3为滑轨、滑块安装在固定架上的示意图；图4为相机通过基板与滑块安装在固定架滑轨上的三维示意图；图5为相机通过基板与滑块安装在固定架滑轨上的俯视图除去相机等部件；图6为本发明的流程框图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、置物平台，2、控制器，3、数据线，4、固定架，5、相机，6、移动小车，7、滑块，8、带把螺栓，9、基板，10、滑轨，11、螺母，12、底盘，13、步进电机，14、前轮，15、传动轴，16、后轮，17、图像工作站。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所示，一种预制构件自动化快速三维建模系统，包括置物平台1、采集装置、图形工作站17和控制器2。所述置物平台1水平贯穿所述采集装置，其上放置有预制构件。所述采集装置可沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端以采集预制构件的影像信息。所述图形工作站17通过数据线3连接所述采集装置并将采集到的影像信息进行空间三维运算以建立模型，进而得到预制构件的数字模型并输出。所述控制器2处于所述采集装置上并用于控制所述采集装置和所述图形工作站17的运行。所述采集装置包括固定架4、相机5和移动小车6。所述固定架4为开口朝下的竖直矩形框架结构，所述置物平台1经所述固定架4的开口水平将所述固定架4贯穿。所述相机5有若干个，其可滑动的安装在所述固定架4的内壁上并对所述置物平台1上的预制构件进行拍摄以采集预制构件的影像信息。所述移动小车6有两辆，其分别固定在所述固定架4开口两侧的端部并带动所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端。如图2所示，所述移动小车6包括底盘12和步进电机13。所述底盘12固定在所述固定架4开口的侧部。在所述底盘12下方前部可转动的设有前轮14，其下方后部通过传动轴15可转动的设有后轮16。所述步进电机13处于所述底盘12上并连接驱动所述传动轴15转动，即步进电机13的输出端上设有传动轴15，其输出动力通过传动轴15进而驱动所述后轮16滚动以带动所述固定架4移动。如图3-5所示，所述采集装置还包括滑块7、带把螺栓8和基板9。所述固定架4的内侧壁包括固定架4两侧以及顶部的内侧壁上设有滑轨10，所述滑块7可滑动的卡在所述滑轨10上，所述带把螺栓8贯穿所述滑块7，在所述带把螺栓8上设有使所述带把螺栓8顶住所述滑轨10从而将所述滑块7卡紧在所述滑轨10上从而固定住的螺母11。在所述滑块7上还固定有基板9，所述相机5固定在所述基板9上。所述图形工作站17包括数据导入模块、模型生成模块和输出模块。所述数据导入模块，其通过所述数据线3连接所述相机5并将所述相机5采集到的影像信息导入给所述模型生成模块。所述模型生成模块，其用于将所述数据导入模块导入的影像信息通过空间三维运算建立相应的三维模型。所述输出模块，其用于对所述模型生成模块建立的三维模型进行格式处理后导出，并根据不同的需求输出数字模型或者直接传输给3D打印机打印模型。所述控制器2包括启动模块、对焦模块、拍照模块和移动控制模块。所述启动模块，其用于控制所述相机5、所述步进电机13以及所述图形工作站17的开启或关闭。所述对焦模块，其用于根据所述相机5与预制构件之间的距离自动调节所述相机5的焦距以完成对焦。所述移动控制模块，其根据所述相机5拍摄的相邻照片的重叠度并通过所述步进电机13控制所述固定架4每次移动的距离或设置所述固定架4每次固定的移动距离，以使所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过多次移动后到达预制构件的另一端。所述拍照模块，其用于控制所述相机5在所述固定架4每次移动后对预制构件进行一次拍摄，进而完成整个预制构件的影像信息采集工作。如图6所示，在对预制构件建模的时候，首先对设备进行调试，如调整各个相机5处于适当的位置等。调试工作完成后，通过控制器2的启动模块开启相机5、步进电机13以及图形工作站17，然后对焦模块根据相机5与预制构件之间的距离自动调节相机5的焦距以完成对焦，拍照模块控制相机5对预制构件进行第一次拍摄。完成第一次拍摄后，移动控制模块通过步进电机13控制固定架4进行多次移动，以使固定架4即相机5从预制构件的一端到达预制构件的另一端。每次移动的距离可以是根据相机5拍摄的相邻照片的重叠度或事先设置的固定移动距离，并且拍照模块于控制相机5在固定架4每次移动后对预制构件进行一次拍摄，在固定架4从预制构件的一端到达预制构件的另一端的过程中就完成整个预制构件的影像信息采集工作。最后，相机5通过数据线3将采集到的影像信息导入给图形工作站17的模型生成模块，图形工作站17的模型生成模块将影像信息通过空间三维运算建立相应的三维模型，图形工作站17的输出模块对建立的三维模型进行格式处理后导出，并根据不同的需求输出数字模型或者直接传输给3D打印机打印模型。至此，整个建模工作完成。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。

权利要求：1.一种预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，包括置物平台1、采集装置、图形工作站17和控制器2；所述置物平台1水平贯穿所述采集装置，其上放置有预制构件；所述采集装置可沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端以采集预制构件的影像信息；所述图形工作站17通过数据线3连接所述采集装置并将采集到的影像信息进行空间三维运算以建立模型，进而得到预制构件的数字模型并输出；所述控制器2处于所述采集装置上并用于控制所述采集装置和所述图形工作站17的运行。2.根据权利要求1所述的预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，所述采集装置包括固定架4、相机5和移动小车6；所述固定架4为开口朝下的竖直矩形框架结构，所述置物平台1经所述固定架4的开口水平将所述固定架4贯穿；所述相机5有若干个，其可滑动的安装在所述固定架4的内壁上并对所述置物平台1上的预制构件进行拍摄以采集预制构件的影像信息；所述移动小车6有两辆，其分别固定在所述固定架4开口两侧的端部并带动所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过每次移动一定距离经多次移动后到达预制构件的另一端。3.根据权利要求2所述的预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，所述采集装置还包括滑块7、带把螺栓8和基板9；所述固定架4的内侧壁上设有滑轨10，所述滑块7可滑动的卡在所述滑轨10上，所述带把螺栓8贯穿所述滑块7，在所述带把螺栓8上设有使所述带把螺栓8顶住所述滑轨10从而将所述滑块7卡紧在所述滑轨10上固定住的螺母11；在所述滑块7上还固定有基板9，所述相机5固定在所述基板9上。4.根据权利要求2所述的预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，所述图形工作站17包括数据导入模块、模型生成模块和输出模块；所述数据导入模块，其通过所述数据线3连接所述相机5并将所述相机5采集到的影像信息导入给所述模型生成模块；所述模型生成模块，其用于将所述数据导入模块导入的影像信息通过空间三维运算建立相应的三维模型；所述输出模块，其用于对所述模型生成模块建立的三维模型进行格式处理后导出，并根据不同的需求输出数字模型或者直接传输给3D打印机打印模型。5.根据权利要求2至4任一项所述的预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，所述移动小车6包括底盘12和步进电机13；所述底盘12固定在所述固定架4开口侧的端部；在所述底盘12下方前部可转动的设有前轮14，其下方后部通过传动轴15可转动的设有后轮16；所述步进电机13处于所述底盘12上并连接驱动所述传动轴15转动，进而驱动所述后轮16滚动以带动所述固定架4移动。6.根据权利要求5所述的预制构件自动化快速三维建模系统，其特征在于，所述控制器2包括启动模块、对焦模块、拍照模块和移动控制模块；所述启动模块，其用于控制所述相机5、所述步进电机13以及所述图形工作站17的开启或关闭；所述对焦模块，其用于根据所述相机5与预制构件之间的距离自动调节所述相机5的焦距以完成对焦；所述移动控制模块，其根据所述相机5拍摄的相邻照片的重叠度并通过所述步进电机13控制所述固定架4每次移动的距离或设置所述固定架4每次固定的移动距离，以使所述固定架4沿着所述置物平台1从预制构件的一端通过多次移动后到达预制构件的另一端；所述拍照模块，其用于控制所述相机5在所述固定架4每次移动后对预制构件进行一次拍摄，进而完成整个预制构件的影像信息采集工作。

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