[0001] 本实用新型涉及3D结构光技术领域，尤其涉及一种3D结构光信息采集系统。

[0002] 3D结构光包含结构光投影设备、摄像机、图像采集和处理系统。其过程就是投影设备发射光线到被测物体上，摄像机拍摄在被测物体上形成的三维光图形，拍摄图像经采集处理系统处理后获得被测物体表面数据。在这个系统中，当相机和投影设备相对位置一定时，投射在被测物体上的光线畸变程度取决于物体表面的深度，所以在拍摄图像中可以得到一张拥有深度的光线图像。主要用于物体信息分割与识别、体感手势识别、三维场景重建等。

[0003] 现有的3D结构光信息系统的功能模块、及各模块之间的连接配合关系一般较为固定，不便于根据不同的使用场景进行调整，降低了3D结构光信息系统的适应性，影响了用户的使用体验。

[0004] 在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

[0005] 现有的3D结构光信息系统各功能模块的适应性欠佳，影响了用户的使用体验。实用新型内容

[0006] 本实用新型的目的在于提供一种3D结构光信息采集系统，以解决现有技术中存在的3D结构光信息系统各功能模块的适应性欠佳，影响了用户的使用体验的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

[0007] 为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

[0008] 本实用新型提供的一种3D结构光信息采集系统，用于与工控主机或计算单元连接，包括光机模块、相机模块、控制模块和电源模块；所述电源模块为所述光机模块、相机模块、控制模块供电；所述控制模块与所述光机模块、相机模块电连接；所述控制模块能够驱动所述光机模块产生不同类型的结构光，并投射在采集物体上；所述相机模块能够对所述结构光、物体一并进行拍摄，获取拍摄数据并送回所述控制模块处理。

[0009] 优选的，还包括USB接口和USB集线器，所述USB接口与所述USB集线器连接，所述USB集线器与所述光机模块、相机模块连接，所述USB接口与所述工控主机或计算单元连接。

[0010] 优选的，还包括多个USB接口，所述USB接口的一端与所述光机模块、相机模块单独连接，另一端与所述工控主机或计算单元连接。

[0011] 优选的，还包括网络接口和路由器，所述网络接口的两端分别与所述路由器及所述工控主机、计算单元连接；所述路由器与所述相机模块连接，还通过RS232转换器与所述光机模块连接。

[0012] 优选的，还包括RS232接口和多个网络接口，所述RS232接口的两端分别与所述光机模块及所述工控主机、计算单元连接；所述网络接口的数量与所述相机模块的数量相同，每个所述网络接口的一端与每个所述相机模块连接，另一端与所述工控主机、计算单元连接。

[0013] 优选的，所述电源模块通过电源接口与所述工控主机或计算单元电连接，所述工控主机、计算单元为所述电源模块供电。

[0014] 优选的，所述DC‑DC转换电路能够将所述电源接口输入直流电的电压大小进行转换。

[0015] 优选的，还包括自动调焦模块或手动调焦模块；所述自动调焦模块与所述控制模块、光机模块电连接，所述控制模块能够控制所述调焦模块对所述光机模块的镜头进行自动调焦；所述手动调焦模块能够对所述光机模块的镜头进行手动调焦。

[0016] 优选的，还包括固定模块，所述固定模块与所述光机模块连接，能够对所述光机模块进行固定及位置调节。

[0017] 优选的，所述光机模块的设置有导热散热模块，所述导热散热模块将所述光机模块工作中的热量导出，并进行散发。

[0018] 实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

[0019] 本实用新型提供的3D结构光信息采集系统采用模块化设计，通过电源模块供电，光机模块发出结构光，相机模块对物体及结构光一并进行拍摄，在此过程中通过控制器对光机模块、相机模块的工作参数进行自动调整控制，然后将数据送入工控主机或计算单元进行处理，最终得到物体的三维模型。本实用新型通过模块化设计，适应性更强，能够更好适应不同的工作环境，提高了用户的使用体验。

[0025] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

[0026] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0027] 为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

[0028] 实施例一：

[0029] 如图1所示，本实用新型提供了一种3D结构光信息采集系统，用于与工控主机或计算单元连接，3D结构光信息采集系统与工控主机或计算单元通过高速通信方式连接。工控主机适用于噪音和灰尘等条件比较差的环境中，计算单元可由高性能服务器、桌面端电脑、笔记本等组成，用于对结构光采集系统采集的信号进行接收和运算处理。3D结构光信息采集系统包括光机模块、相机模块、控制模块和电源模块；电源模块为光机模块、相机模块、控制模块供电，电源模块既可以是单独的直流供电，也可以通过工控主机或计算单元进行辅助供电，实现整个3D结构光信息采集系统的正常工作。控制模块与光机模块、相机模块电连接，从而控制模块能够对光机模块、相机模块的工作参数进行自动控制，实现智能化采集，控制模块为单片机或桌面端处理器芯片。控制模块能够驱动光机模块产生不同类型的结构光，并投射在采集物体上，通过发出不同类型的结构光并进行投射，便于采集物体在不同位置的光信息，从而便于实现快速的三维建模。相机模块能够对结构光、物体一并进行拍摄，获取拍摄数据并送回工控主机或计算单元处理，采用现有技术中的建模算法，实现对物体的建模。相机的数量优选为两个或多个，从而实现对结构光、物体更多角度的拍摄，便于得到更准确的物体模型。本实用新型提供的3D结构光信息采集系统采用模块化设计，通过电源模块供电，光机模块发出结构光，相机模块对物体及结构光一并进行拍摄，在此过程中通过控制器对光机模块、相机模块的工作参数进行自动调整控制，然后将数据送入工控主机或计算单元进行处理，最终得到物体的三维模型。本实用新型通过模块化设计，适应性更强，能够更好适应不同的工作环境，提高了用户的使用体验。

[0030] 作为可选的实施方式，3D结构光信息采集系统还包括USB接口和USB集线器，USB接口优选为USB3.0接口，USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbps(500MB/s)，可以满足结构光信息采集系统与工控主机或计算单元之间的数据传输需要，也兼顾了生成成本，当然，也可以根据使用场景需要采用更高速度的USB3.1接口、USB3.2接口。USB接口与USB集线器连接，USB集线器将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用，从而只需要设置一个外接的USB接口，提高了产品的灵活性。USB集线器与光机模块、相机模块连接，USB接口与工控主机或计算单元连接，实现光机模块、相机模块与工控主机、计算单元之间的数据传输。

[0031] 作为可选的实施方式，3D结构光信息采集系统的电源模块通过电源接口与工控主机或计算单元电连接，工控主机、计算单元为电源模块供电，供电电压为12‑19V，当然也可以通过单独的供电模块进行供电。电源模块还包括DC‑DC转换电路，由于3D结构光信息采集系统的各个模块需要不同的电压等级，DC‑DC转换电路能够将电源接口输入直流电的电压大小进行转换，为各个用电模块供应相应等级的电压，实现不同模块的正常工作。

[0032] 作为可选的实施方式，3D结构光信息采集系统还包括自动调焦模块或手动调焦模块，自动调焦模块与控制模块、光机模块电连接，控制模块能够控制调焦模块对光机模块的镜头进行自动调焦。自动调焦模块可采用现有技术，通过自动调焦，光机模块可以实现与不同距离物体的自动对焦，提高了采集效率。同时，还可通过手动调焦模块对光机模块进手动调焦，避免自动调焦中产生的轻微抖动影响结构光的工作质量，特别适合于需要采集结构光信息的物体与光机模块的距离较为固定，不需要进行频繁调焦的场景。

[0033] 作为可选的实施方式，3D结构光信息采集系统还包括固定模块，所述固定模块与光机模块连接，能够对光机模块进行固定及位置调节。通过固定模块，可以实现光机模块的固定，同时还可以根据3D结构光机整体的加工尺寸及精度对光机模块的固定位置进行微调，实现对光机模块更稳定的固定。

[0034] 作为可选的实施方式，光机模块的设置有导热散热模块，导热散热模块将光机模块工作中的热量导出，并进行散发。导热散热模块包括导热硅胶，填充于光机模块发热较高的位置与3D结构光信息采集系统的壳体之间，实现快速导热和散热。同时，壳体还可以设计为鳍片结构，增大散热面积，提高散热效果。当然，导热散热模块也可以增加散热风扇，散热风扇与控制模块电连接，控制模块能够控制散热风扇的开启或关闭，当3D结构光信息采集系统内温度过高时，开启散热风扇，通过加快对流实现热量散热，并能够对开启后的散热风扇进行调速，在一般场景下风扇为低速转动，在特殊的高温场景下风扇才为高转速，从而可以尽量降低风扇转动产生的振动。

[0035] 作为可选的实施方式，3D结构光信息采集系统还包括固定模块，用于实现对整个系统的固定，固定模块可以为底盘或支架结构。还可以包括调节模块及防抖动模块，调节模块实现对光机模块和相机模块的位置调节，由于光机模块和相机模块为模块化安装，在安装过程中通过不同安装余量的设置即可实现位置调节。防抖动模块即用于减轻散热风扇转动时对本系统产生的抖动，可在散热风扇与光机模块之间设置减震垫防止抖动。

[0036] 实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。

[0037] 实施例二：

[0038] 本实施例二与其他实施例的不同点在于：

[0039] 一种3D结构光信息采集系统，如图2所示，与工控主机或计算单元的通信连接方式不同，包括多个USB接口，USB接口分别与光机模块、相机模块单独连接，实现每个USB接口对应一个光机模块或相机模块，便于实现对数据传输更好的控制，同时较USB集线器方式可以进一步提高传输速率。USB接口的另一端则与工控主机或计算单元连接。这种设置更便于在高速场景的使用。

[0040] 实施例三：

[0041] 本实施例二与其他实施例的不同点在于：

[0042] 一种3D结构光信息采集系统，如图3所示，与工控主机或计算单元的通信连接方式不同，包括网络接口和路由器。网络接口的两端分别与路由器及工控主机、计算单元连接，网络接口优选为RJ45接口，可根据使用场景选择千兆网口或万兆网口。通过设置路由器，本实用新型只需要设置一个外接网口即可，从而可以使本实用新型的布局更加紧凑，有利于产品的小型化。路由器与相机模块连接，还通过RS232转换器与光机模块连接，由于光机模块没有网络接口，通过RS232转换器可以通过RS232协议实现光机模块与路由器之间的通信。

[0043] 实施例四：

[0044] 本实施例二与其他实施例的不同点在于：

[0045] 一种3D结构光信息采集系统，如图4所示，与工控主机或计算单元的通信连接方式不同，包括RS232接口和多个网络接口。RS232接口的两端分别与光机模块及工控主机、计算单元连接，从而光机模块与工控主机、计算单元之间通过RS232协议进行通信。网络接口的数量与相机模块的数量相同，每个网络接口的一端与每个相机模块连接，另一端与工控主机、计算单元连接，即每个相机模块均设置有一个网络接口。这种方式可以更适用于需要进行大量数据高速传输的场景。

[0046] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。