一种用于提升相机图像采集质量的装置

1.本发明涉及一种用于提升相机图像采集质量的装置，属于图像采集应用领域。


背景技术：

2.计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，促使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。它能更加快捷的获取物品信息，相比人工操作有效地提高了工作效率，为企业带来更多的收益。但目前图像采集质量较低限制了有些工业领域的关键信息的提取，导致后处理工作量庞大等问题，限制了企业的进一步发展。因此，相机图像采集质量提升对于数字图像处理向更高、更深层次发展具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种用于提升相机图像采集质量的装置，以用于多角度调整相机与被拍摄物体的位置，并进一步获取最佳的图像数据。
4.本发明的技术方案是：一种用于提升相机图像采集质量的装置，包括x轴装配组件100、y轴装配组件200、z轴装配组件300、c轴装配组件400、相机组件500；通过y轴装配组件200的动力系统提供动力，带动安装在x轴装配组件100上的相机组件500进行x轴、y轴方向的移动；通过z轴装配组件300的动力系统提供动力，带动z轴装配组件300中实验平台340进行z方向的升降运动；通过c轴装配组件400的动力系统提供动力，带动c轴装配组件400中光源位置进行z方向的升降运动。
5.所述相机组件500中的滑块ⅱ540与x轴装配组件100中的直线导轨ⅰ130配合，实现相机组件500在x轴方向的移动；x轴装配组件100中的滑块ⅰ115与y轴装配组件200中的直线导轨ⅱ230配合，实现x轴装配组件100在y轴装配组件200上的滑动，完成相机组件500在y轴方向的移动。
6.所述x轴装配组件100包括两个连接头110、支撑杆120、直线导轨ⅰ130；其中，两个连接头110分别与支撑杆120左右两端配合固定；直线导轨ⅰ130固定在支撑杆120上。
7.所述两个连接头110结构基本相同，均包括上支撑板111、惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113、支撑柱114、滑块ⅰ115、y轴转接板116、下支撑板117；其中，惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113、支撑柱114固定在上支撑板111与下支撑板117之间；下支撑板117与y轴转接板116上端连接；y轴转接板116一侧与滑块ⅰ115固定；两个连接头110不同之处在于：一个连接头110中同步轮ⅰ113、惰轮ⅰ112呈上下布置，另一个连接头110中惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113呈上下布置。
8.所述y轴装配组件200包括y轴动力系统组件210、支撑框架220、直线导轨ⅱ230、惰轮组件240；其中，支撑框架220上用于固定两个y轴动力系统组件210、两个直线导轨ⅱ230、两个惰轮组件240；第一传送带连接第一y轴动力系统组件210、第一惰轮组件240、第一连接头110、相机组件500、第二连接头110、第二y轴动力系统组件210，第二传送带连接第一y轴动力系统组件210、第一连接头110、相机组件500、第二连接头110、第二惰轮组件240、第二y轴动力系统组件210；第一惰轮组件240、第二惰轮组件240中惰轮呈上下布置；通过两根传
送带带动相机组件500完成x轴方向、y轴方向的往复运动。
9.所述两个y轴动力系统组件210结构基本相同，均包括同步轮ⅱ211、动力系统ⅰ固定板212、动力系统ⅰ213、惰轮组214、惰轮ⅱ215；其中，同步轮ⅱ211与动力系统ⅰ213的传动轴配合连接；惰轮组214、惰轮ⅱ215固定在动力系统ⅰ固定板212上；动力系统ⅰ213与动力系统ⅰ固定板212连接，通过动力系统ⅰ固定板212与支撑框架220固定；其中，惰轮组214包括呈上下布置的2个惰轮；两个y轴动力系统组件210不同之处在于：一个y轴动力系统组件210与另一y轴动力系统组件210中的同步轮ⅱ211呈上下布置、惰轮ⅱ215呈上下布置。
10.所述第一惰轮组件240包括惰轮ⅲ241、螺母242、垫圈243、螺栓244；螺栓244依次穿过惰轮241、螺母242、加厚垫圈243与支撑框架220固定；所述第二惰轮组件240包括惰轮ⅲ241、垫圈243、螺栓244；螺栓244依次穿过惰轮241、垫圈243与支撑框架220固定。
11.所述z轴装配组件300包括丝杆ⅰ310、光杆ⅰ320、下转接板330、实验台340、上转接板350、z轴动力系统组件；其中，丝杆ⅰ310和光杆ⅰ320均通过上转接板350与下转接板330固定在y轴装配组件200一侧；实验台340一侧两端位置通过滑动轴承与光杆ⅰ320配合，实验台340一侧中间位置通过丝杆螺母与丝杆ⅰ310完成配合；固定在y轴装配组件200上的z轴动力系统组件中动力系统输出端通过联轴器与丝杆ⅰ310连接。
12.所述c轴装配组件400包括光杆ⅱ410、丝杆ⅱ420、c轴动力系统组件430、灯管440；其中，光杆ⅱ410与丝杆ⅱ420通过上下转接板固定y轴装配组件200另一侧；灯管440一侧支架两端位置通过滑动轴承与光杆ⅱ420配合，灯管440一侧支架中间位置通过丝杆螺母与光杆ⅱ410完成配合；固定在y轴装配组件200上的c轴动力系统组件430中动力系统输出端通过联轴器与丝杆ⅱ420连接。
13.所述相机组件500包括云台支撑架510、云台520、支撑架转接板530、滑块ⅱ540、同步带连接板550、同步带压板560、相机570；其中，云台支撑架510与云台520末端配合夹紧；支撑架转接板530上端与云台支撑架510底座连接；同步带连接板550一端与支撑架转接板530的外侧连接，同步带连接板550另一端固定同步带压板560；支撑架转接板530底部通过螺栓固定滑块540；相机570与云台520的前端用螺栓固定。
14.本发明的有益效果是：本发明通过合理的构成及连接搭建了用于提升相机图像采集质量的装置，该装置通过四个动力系统的配合，可以用于实现相机组件进行x轴、y轴方向的移动，且可以对搭建的实验台、光源进行z轴方向的调整；基于该装置可以用于通过机械的方式实现相机组件的运动，进而降低相机组件调整过程中的人工参与程度，通过相机组件可以更高效地完成多个角度的拍摄，进而方便技术人员对多张照片中信息进行比对。
附图说明
15.图1为本发明图像采集整体装置结构示意图；
16.图2为本发明x轴装配组件结构装配示意图；
17.图3为本发明x轴装配组件中左右连接头结构示意图；
18.图4为本发明y轴装配组件结构装配示意图；
19.图5为本发明y轴装配组件中步进电机装配示意图；
20.图6为本发明直线导轨结构示意图；
21.图7为本发明y轴装配组件中惰轮组件装配结构示意图；
22.图8为本发明z轴装配组件结构示意图；
23.图9为本发明c轴装配组件结构示意图；
24.图10为本发明z轴与c轴装配组件中步进电机装配示意图；
25.图11为本发明相机组件装配示意图；
26.图12为本发明相机组件中支撑架转接板结构示意图；
27.图13为本发明同步带传动连接结构示意图一；
28.图14为本发明同步带传动连接结构示意图二；
29.图15为本发明同步带传动连接结构示意图三；
30.图16为本发明同步带传动连接结构示意图四；
31.图17为本发明使用过程流程图；
32.图中各标号为：100-x轴装配组件、200-y轴装配组件、300-z轴装配组件、400-c轴装配组件、500-相机组件、110-连接头、120-支撑杆、130-直线导轨ⅰ、111-上支撑板、112-惰轮ⅰ、113-同步轮ⅰ、114-支撑柱、115-滑块ⅰ、116-y轴转接板、117-下支撑板、210-y轴动力系统组件、220-支撑框架、230-直线导轨ⅱ、240-惰轮组件、211-同步轮ⅱ、212-动力系统ⅰ固定板、213-动力系统ⅰ、214-惰轮组、215-惰轮ⅱ、241-惰轮ⅲ、242-螺母、243-垫圈、244-螺栓、310-丝杆ⅰ、320-光杆ⅰ、330-下转接板、340-实验台、350-上转接板、410-光杆ⅰ、420-丝杆ⅰ、430-c轴动力系统组件、440-灯管、431-联轴器、432-动力系统ⅱ固定板、433-动力系统ⅱ、510-云台支撑架、520-云台、530-支撑架转接板、540-滑块ⅱ、550-同步带连接板、560-同步带压板、570-相机、531-螺纹孔ⅰ、532-螺纹孔ⅱ、534-螺纹孔ⅲ、533-螺纹孔ⅳ。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例，对发明做进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
34.如图1-图17所示，一种用于提升相机图像采集质量的装置，包括x轴装配组件100、y轴装配组件200、z轴装配组件300、c轴装配组件400、相机组件500；通过y轴装配组件200的动力系统提供动力，带动安装在x轴装配组件100上的相机组件500进行x轴、y轴方向的移动；通过z轴装配组件300的动力系统提供动力，带动z轴装配组件300中实验平台340进行z方向的升降运动；通过c轴装配组件400的动力系统提供动力，带动c轴装配组件400中光源位置进行z方向的升降运动。
35.可选地，所述相机组件500中的滑块ⅱ540与x轴装配组件100中的直线导轨ⅰ130配合，实现相机组件500在x轴方向的移动；x轴装配组件100中的滑块ⅰ115与y轴装配组件200中的直线导轨ⅱ230配合，实现x轴装配组件100在y轴装配组件200上的滑动，完成相机组件500在y轴方向的移动。
36.可选地，所述x轴装配组件100包括两个连接头110、支撑杆120、直线导轨ⅰ130；其中，两个连接头110通过螺栓分别与支撑杆120左右两端的凹槽配合固定；直线导轨ⅰ130通过螺栓固定在支撑杆120上。
37.可选地，所述两个连接头110结构基本相同，均包括上支撑板111、惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113、支撑柱114、滑块ⅰ115、y轴转接板116、下支撑板117；其中，惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113、支撑柱114通过螺栓固定在上支撑板111与下支撑板117之间；下支撑板117通过螺栓与y轴
转接板116上端连接；y轴转接板116一侧通过螺栓与滑块ⅰ115固定；两个连接头110不同之处在于：一个连接头110中同步轮ⅰ113、惰轮ⅰ112呈上下布置，另一个连接头110中惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113呈上下布置。
38.可选地，所述y轴装配组件200包括y轴动力系统组件210、支撑框架220、直线导轨ⅱ230、惰轮组件240；其中，支撑框架220上用于固定两个y轴动力系统组件210、两个直线导轨ⅱ230、两个惰轮组件240；第一传送带连接第一y轴动力系统组件210、第一惰轮组件240、第一连接头110、相机组件500、第二连接头110、第二y轴动力系统组件210，第二传送带连接第一y轴动力系统组件210、第一连接头110、相机组件500、第二连接头110、第二惰轮组件240、第二y轴动力系统组件210；第一惰轮组件240、第二惰轮组件240中惰轮呈上下布置；通过两根传送带带动相机组件500完成x轴方向、y轴方向的往复运动。
39.可选地，所述两个y轴动力系统组件210结构基本相同，均包括同步轮ⅱ211、动力系统ⅰ固定板212、动力系统ⅰ213、惰轮组214、惰轮ⅱ215；其中，同步轮ⅱ211与动力系统ⅰ213的传动轴配合连接；惰轮组214、惰轮ⅱ215通过螺栓固定在动力系统ⅰ固定板212上；动力系统ⅰ213通过螺栓与动力系统ⅰ固定板212连接，通过动力系统ⅰ固定板212与支撑框架220固定；其中，惰轮组214包括呈上下布置的2个惰轮；两个y轴动力系统组件210不同之处在于：一个y轴动力系统组件210与另一y轴动力系统组件210中的同步轮ⅱ211呈上下布置、惰轮ⅱ215呈上下布置。
40.可选地，所述第一惰轮组件240包括惰轮ⅲ241、螺母242、垫圈243、螺栓244；螺栓244依次穿过惰轮241、螺母242、加厚垫圈243与支撑框架220固定；所述第二惰轮组件240包括惰轮ⅲ241、垫圈243、螺栓244；螺栓244依次穿过惰轮241、垫圈243与支撑框架220固定。
41.在本发明的实施例中，y轴动力系统组件210通过动力系统ⅰ固定板212固定在支撑框架220中呈x方向布置的横梁上且位于与横梁两端连接的两根纵梁的一端；直线导轨ⅱ230通过螺栓固定在支撑框架220中呈y方向布置的纵梁内侧；两组惰轮组件240分别通过螺栓螺母配合固定在支撑框架220中两根纵梁的另一端。上述中动力系统可以采用步进电机。
42.以图13所示进行位置说明并配合图14-图16对传送带连接进行描述：图中左侧惰轮组件240作为第一惰轮组件、右侧的惰轮组件240作为第二惰轮组件；左侧的y轴动力系统组件210作为第一y轴动力系统组件、右侧的作为第二y轴动力系统组件210，第一y轴动力系统组件中的同步轮ⅱ211、第二y轴动力系统组件中的同步轮ⅱ211呈上下布置，第一y轴动力系统组件中的惰轮ⅱ215、第二y轴动力系统组件中的惰轮ⅱ215呈上下布置；图中左侧的连接头110作为第一连接头，图中右侧的连接头110作为第二连接头，第一连接头中同步轮ⅰ113、惰轮ⅰ112呈上下布置，第二连接头中惰轮ⅰ112、同步轮ⅰ113呈上下布置(即位于支撑框架同一纵梁侧的y轴动力系统组件中的同步轮ⅱ211、连接头中同步轮ⅰ113、惰轮ⅱ215、惰轮组214中上层的惰轮位于同一高度，另一纵梁侧的y轴动力系统组件中的同步轮ⅱ211、连接头中同步轮ⅰ113、惰轮ⅱ215、惰轮组214中下层的惰轮位于同一高度)；采用两根传送带，实现两组传动组件的连接。第一传送带与第二传送带呈上下布置，第一传送带即图15中灰度示意，依次绕过第一y轴动力系统组件中惰轮组214上层的惰轮、同步轮ⅱ211、惰轮ⅱ215，第一惰轮组件，第一连接头中的同步轮ⅰ113，同步带压板与横梁配合处，第二连接头中惰轮ⅰ112，第二y轴动力系统组件中惰轮组214上层的惰轮；第二传送带依次绕过第一y轴动力系统组件中惰轮组214下层的惰轮，第一连接头中惰轮ⅰ112，同步带压板与横梁配合处，
第二连接头中的同步轮ⅰ113，第二惰轮组件240，第二y轴动力系统组件中惰轮ⅱ215、同步轮ⅱ211、惰轮组214下层的惰轮。
43.可选地，所述z轴装配组件300包括丝杆ⅰ310、光杆ⅰ320、下转接板330、实验台340、上转接板350、z轴动力系统组件；其中，丝杆ⅰ310和光杆ⅰ320均通过上转接板350与下转接板330固定在y轴装配组件200一侧；实验台340一侧两端位置通过滑动轴承与光杆ⅰ320配合，实验台340一侧中间位置通过丝杆螺母与丝杆ⅰ310完成配合；固定在y轴装配组件200上的z轴动力系统组件中动力系统输出端通过联轴器与丝杆ⅰ310连接。
44.可选地，所述实验台340上设有防反光布料。
45.可选地，所述c轴装配组件400包括光杆ⅱ410、丝杆ⅱ420、c轴动力系统组件430、灯管440；其中，光杆ⅱ410与丝杆ⅱ420通过上下转接板固定y轴装配组件200另一侧；灯管440一侧支架两端位置通过滑动轴承与光杆ⅱ420配合，灯管440一侧支架中间位置通过丝杆螺母与光杆ⅱ410完成配合；固定在y轴装配组件200上的c轴动力系统组件430中动力系统输出端通过联轴器与丝杆ⅱ420连接。另外，所述灯管440为可更换光源，亮度可调。
46.可选地，所述z轴动力系统组件、c轴动力系统组件430结构相同，以c轴动力系统组件430进行说明：包括联轴器431、动力系统ⅱ固定板432、动力系统ⅱ433；其中，联轴器431将丝杆ⅱ420与动力系统ⅱ433传动轴连接；动力系统ⅱ433通过螺栓固定在动力系统ⅱ固定板432上，通过动力系统ⅱ固定板432与支撑框架220固定。可选地，所述动力系统ⅱ433、z轴动力系统组件中的动力系统均可采用步进电机。
47.可选地，所述相机组件500包括云台支撑架510、云台520、支撑架转接板530、滑块ⅱ540、同步带连接板550、同步带压板560、相机570；其中，云台支撑架510与云台520末端配合夹紧；支撑架转接板530上端与云台支撑架510底座通过螺栓连接；同步带连接板550一端通过螺栓与支撑架转接板530的外侧连接，同步带连接板550另一端固定同步带压板560；支撑架转接板530底部通过螺栓固定滑块540；相机570与云台520的前端用螺栓固定。
48.可选地，所述支撑架转接板530包括四个螺纹孔ⅰ531、两个螺纹孔ⅱ532、两个螺纹孔ⅲ534、三个侧面螺纹孔ⅳ533；其中，螺纹孔ⅰ531用于与滑块ⅱ540的配合连接；螺纹孔ⅱ、螺纹孔ⅲ用于与云台支撑架510底座的配合连接；侧面螺纹孔ⅳ533用于与同步带连接板550的配合。可选地，所述螺纹孔ⅰ531采用m3的，螺纹孔ⅱ、螺纹孔ⅲ采用m5的，螺纹孔ⅳ采用m2的。
49.相机位置调整采集运动装置；运动方式包括以下至少之一：通过调节y轴装配组件200中两个步进电机的转向与转速差可带动相机组件500到达xy平面内的指定位置；当两个步进电机的转向及转速相同时，相机组件500完成x轴方向的往复运动；当两个步进电机的转向相反，转速相同时，相机组件500完成y轴方向的往复运动；通过z轴装配组件300中的动力系统带动丝杆ⅰ310，实现实验台340的上下升降运动；通过c轴装配组件400中的动力系统带动丝杆ⅱ420，实现灯管440的光源位置的调节；相机570通过云台520实现角度的位置变换。
50.具体使用时，可以配套控制系统工作，控制系统包括控制器、电机驱动器、图像处理装置；通过控制器连接电机驱动器，电机驱动器连接各个动力系统，通过驱动器控制步电进机完成动作；通过相机在初始位置对实验台上的物体进行拍摄，拍摄的图像传输至图像处理装置，通过图像处理装置获取拍摄物体的位置信息，并将位置信息传给控制器，通过控
制器控制电机驱动器驱动步电进机完成动作，当相机组件到达被拍摄物体正上方，并完成垂直拍摄任务，进而方便技术人员分析垂直角度拍摄图像数据(如确定物体轮廓大小)，并进一步地，可以用于确定最佳拍摄范围及光源等；通过调整拍摄位置及光源，对物体完成多位置多角度的拍摄，进而挑选最佳图像数据集；其中，所述最佳图片质量以能反应被拍摄物体的重要信息，清晰度更高，角度最优等作为标准进行选择。通过本发明的装置，能有效丰富视觉等领域所需的图像数据集，进而提升实际工程中的应用价值：比如，通过采集多角度的高分辨率商品防伪图像数据集，能用于有效加快商品防伪识别的效率；再者，构建丰富的药材的图像数据集，对于中药材特征的提取，等级的划分具有重要的意义。
51.需要说明的是，整个装置的采集过程在遮光罩中进行，可以进一步避免外界光照的干扰。
52.另外，所述各组件中均装可以设防有限位保护开关，能有效防止错误操作导致各组件误撞。
53.上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。