一种环形旋转立体拍照装置论文和设计-安子浩

全文摘要

本实用新型提供了一种环形旋转立体拍照装置，它包括支撑部件、转动部件和相机运动部件；支撑部件包括底座、承重柱和置物台，目标物体可放置在置物台上；转动部件包括第一电机、第一齿轮、底座转盘和圆弧形转动架，第一电机通过第一齿轮驱动设置在底座转盘的圆弧形转动架转动；相机运动部件包括相机支架、第二电机、第二齿轮和照相机，第二电机通过第二齿轮驱动相机支架在圆弧形转动架上移动，照相机安装在相机支架上。控制电路控制第一电机和第二电机的协同转动，实现了照相机对目标物体的等距离、全方位、多角度的立体拍照，对拍照图像进行简单处理后可实现目标物体的三维重现。本实用新型结构合理、人机交互友好、操作简便。

主设计要求

1.一种环形旋转立体拍照装置，其特征在于，包括支撑部件、转动部件和相机运动部件，转动部件设置在支撑部件上，相机运动部件设置在转动部件上，其中：所述的支撑部件包括底座和置物台，置物台设置在底座上；所述的转动部件包括第一电机、第一齿轮、底座转盘和圆弧形转动架，底座转盘设置在底座上，底座转盘能够绕底座转动，底座转盘外侧设置有齿，第一电机的输出轴连接第一齿轮，第一齿轮与底座转盘外侧的齿啮合，底座转盘固定连接圆弧形转动架；所述的相机运动部件包括相机支架、第二电机、第二齿轮和照相机，照相机安装在相机支架上，相机支架套接在圆弧形转动架上并能够沿圆弧形转动架滑动，第二电机安装在相机支架上，第二电机的输出轴连接第二齿轮，圆弧形转动架内侧设置有齿，第二齿轮与圆弧形转动架内侧的齿啮合。

设计方案

1.一种环形旋转立体拍照装置，其特征在于，包括支撑部件、转动部件和相机运动部件，转动部件设置在支撑部件上，相机运动部件设置在转动部件上，其中：

所述的支撑部件包括底座和置物台，置物台设置在底座上；

所述的转动部件包括第一电机、第一齿轮、底座转盘和圆弧形转动架，底座转盘设置在底座上，底座转盘能够绕底座转动，底座转盘外侧设置有齿，第一电机的输出轴连接第一齿轮，第一齿轮与底座转盘外侧的齿啮合，底座转盘固定连接圆弧形转动架；

所述的相机运动部件包括相机支架、第二电机、第二齿轮和照相机，照相机安装在相机支架上，相机支架套接在圆弧形转动架上并能够沿圆弧形转动架滑动，第二电机安装在相机支架上，第二电机的输出轴连接第二齿轮，圆弧形转动架内侧设置有齿，第二齿轮与圆弧形转动架内侧的齿啮合。

2.根据权利要求1所述的环形旋转立体拍照装置，其特征在于：还包括承重柱，底座与置物台通过承重柱连接。

3.根据权利要求2所述的环形旋转立体拍照装置，其特征在于：还包括控制电路，所述的控制电路具体包括中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块和电源模块，输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块均与中央处理模块连接，第一电机驱动模块与第一电机连接，第二电机驱动模块与第二电机连接，相机控制模块与照相机连接，电源模块提供电路的供电电源。

4.根据权利要求3所述的一种环形旋转立体拍照装置，其特征在于：中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块和电源模块部分集成或全部集成。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及立体旋转拍照技术和物体的三维重现技术领域，具体涉及一种环形旋转立体拍照装置。

背景技术

立体拍照是指表现目标物体三维空间的一种拍照方法。通过拍摄多幅不同视点的照片，并经过软件处理，模拟目标物体的三维效果。一般而言，对目标物体拍摄的图片质量越高、角度越多，经过软件处理后，目标物体的三维效果越逼真。

在现有技术中，有的采用多镜头的立体照相机实现立体拍照，但立体照相机价格昂贵，并且，对于相同距离不同角度的拍照只能依靠手工移动立体照相机拍照的方式实现，拍照距离很难精确控制，拍照操作要手动完成；还有的采用普通单镜头照相机安装在拍照装置上实现立体拍照。以下描述现有常见的立体拍照装置：

在现有技术中，参考中国发明专利申请(申请号：201811193578.8)所描述的“基于智能转盘的立体拍照装置及物体三维重现方法”，该发明中公开了一种基于智能转盘的立体拍照装置及物体三维重现方法，照相机安装在转动架上，电机驱动转动架转动，目标物体放置于智能转盘上并随智能转盘转动。该项发明可实现对目标物体的全方位、多角度的立体拍照，但其不可避免的缺点在于：目标物体随智能转盘转动，对于重心不太稳定的一些物体，存在不稳定因素，目标物体在转动过程中可能存在倾覆的现象。

在现有技术中，参考中国发明专利申请(申请号：201711411428.5)所描述的“多轨道立体拍照空间”，该发明中公开了一种多轨道立体拍照空间，拍照空间是由多根圆弧形轨道均匀分布组成的球型空间，照相机可沿圆弧形轨道运动。该项发明虽可实现对目标物体的多角度拍照，但其不可避免的缺点在于：(1)需要手动完成照相机在圆弧形轨道上的位置移动，使照相机的位置难以精确控制，拍照操作人员的工作量大；(2)照相机只能沿圆弧形轨道运动，使立体拍照只能实现某些固定角度的拍照；(3)对目标物体的拍照动作需要手动完成，使拍照操作人员的工作量大；(4)拍照获得的图片中，除了有目标物体的影像，还存在拍照装置的影像，使图片的后期处理工作量大、难度高。

在现有技术中，参考中国实用新型专利(申请号：201720328643.8)所描述的“一种立体拍照辅助装置”，该专利中公开了一种立体拍照辅助装置，包括支撑板和设置在支撑板上的弧形导槽，导槽内设置有一可沿导槽滑动的移动机构，移动机构上通过相机安装平台安装有照相机。该项专利虽可实现对目标物体多角度拍照的功能，但其不可避免的缺点在于：(1)需要手动完成照相机在弧形导槽上的位置移动，使照相机的位置难以精确控制，拍照操作人员的工作量大；(2)照相机只能沿弧形导槽运动，使立体拍照只能实现某些固定角度的拍照，特别是不能实现俯视角度和仰视角度的拍摄；(3)对目标物体的拍照动作需要手动完成，使拍照操作人员的工作量大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对立体拍照中如何拍摄出高质量、多角度的图片，并根据所拍摄的图片获得目标物体三维重现的问题，提供一种环形旋转立体拍照装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种环形旋转立体拍照装置，其特征在于，包括支撑部件、转动部件和相机运动部件，转动部件设置在支撑部件上，相机运动部件设置在转动部件上，其中：

所述的支撑部件包括底座和置物台，置物台设置在底座上；

所述的转动部件包括第一电机、第一齿轮、底座转盘和圆弧形转动架，底座转盘设置在底座上，底座转盘能够绕底座转动，底座转盘外侧设置有齿；第一电机的输出轴连接第一齿轮，第一齿轮与底座转盘外侧的齿啮合；圆弧形转动架与底座转盘固定连接；

所述的相机运动部件包括相机支架、第二电机、第二齿轮和照相机，照相机安装在相机支架上，相机支架套接在圆弧形转动架上并能够沿圆弧形转动架滑动；第二电机安装在相机支架上，第二电机的输出轴连接第二齿轮，圆弧形转动架内侧设置有齿，第二齿轮与圆弧形转动架内侧的齿啮合。

进一步地，还包括承重柱，底座与置物台通过承重柱连接。承重柱起连接底座与置物台的作用，也起改变置物台相对底座的距离的作用。

进一步地，还包括控制电路，所述的控制电路具体包括中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块和电源模块，输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块均与中央处理模块连接，第一电机驱动模块与第一电机连接，第二电机驱动模块与第二电机连接，相机控制模块与照相机连接，电源模块提供电路的供电电源，其中：

中央处理模块，是控制电路的核心，中央处理模块通过输入模块接收输入信号；中央处理模块控制显示模块并显示所述的立体拍照装置的状态信息和数据信息；中央处理模块通过第一电机驱动模块控制第一电机的转动，中央处理模块通过第二电机驱动模块控制第二电机的转动；中央处理模块通过相机控制模块控制照相机的拍照操作；

输入模块，用于向中央处理模块输入信号，所述的输入信号主要包括自检信号、参数设置信号、启动拍照信号和回零信号；

第一电机驱动模块，连接第一电机，中央处理模块通过第一电机驱动模块控制第一电机的转动；

第二电机驱动模块，连接第二电机，中央处理模块通过第二电机驱动模块控制第二电机的转动；

相机控制模块，连接照相机，中央处理模块通过相机控制模块控制照相机的拍照操作；

显示模块，用于显示所述的立体拍照装置的状态信息和数据信息。

再进一步地，中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块和电源模块部分集成或全部集成。

本实用新型的原理为：(1)底座、承重柱和置物台构成拍照装置的结构主体，目标物体可放置在置物台上；(2)圆弧形转动架设置在底座转盘上，第一电机通过第一齿轮驱动圆弧形转动架转动，使设置在圆弧形转动架上的照相机能等距离地对准目标物体；(3)相机支架套接在圆弧形转动架上，照相机和第二电机均安装在相机支架上，第二电机通过第二齿轮驱动相机支架在圆弧形转动架上移动，使照相机能等距离地在水平视角、各个俯视视角和各个仰视视角对准目标物体；(4)控制电路控制第一电机和第二电机的协同转动，并控制照相机自动拍照，实现了照相机对目标物体的等距离、全方位、多角度的立体拍照；(5)对拍照图像进行简单处理后可实现目标物体的三维重现。

本实验用新型具有以下有益效果：本实用新型的装置结构合理、人机交互友好、操作简便、能实现对目标物体的全方位多角度的高质量自动拍照，对拍照获得的图片简单处理后可以实现目标物体的三维重现功能，具体而言：

1、本实用新型采用第一电机的转动带动圆弧形转动架的转动，采用第二电机的转动带动照相机沿圆弧形转动架移动，实现了照相机等距离地在水平角度、各个俯视角度和各个仰视角度对准目标物体，结构合理、成本较低；

2、本实用新型采用输入模块输入控制信号、显示模块显示相关信息，使人机交互友好、操作简便；

3、本实用新型由采用了中央处理模块通过相机控制模块控制相机的拍照操作，拍照操作自动完成，大大减少了拍照操作人员的工作；

4、本实用新型采用中央处理模块控制第一电机和第二电机的转动，能精确控制照相机的拍照位置，拍摄的图片质量高，背景单一并易于处理，大大减少了图片的后期处理工作，物体的三维重现效果好。

5、目标物体设置在置物台上，目标物体为静止状态，可以最大程度的避免拍照过程中存在的目标物体倾覆现象。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的拍照装置立体结构示意图。

图2为图1中A部分的局部放大示意图。

图3是本实用新型实施例1的拍照控制电路结构示意框图。

图4是本实用新型实施例1的中央处理模块电路原理图。

图5是本实用新型实施例1的电源模块电路原理图。

图6是本实用新型实施例1的第一电机控制接口和第二电机控制接口电路原理图。

图7是本实用新型实施例1的相机控制模块电路原理图。

图8是本实用新型实施例1的液晶触屏通信接口电路原理图。

图9为本实用新型实施例1的物体三维重现方法操作流程图。

图中主要元件符号说明：1-底座、2-第一电机、3-第一齿轮、4-底座转盘、5-承重柱、6-置物台、7-圆弧形转动架、8-相机支架、9-第二电机、10-第二齿轮、11-照相机、12-控制电路(1201-中央处理模块、1202-输入模块、1203-电源模块、1204-第一电机驱动模块、1205-第二电机驱动模块、1206-相机控制模块、1207-显示模块)。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，一种环形旋转立体拍照装置，其特征在于，包括底座、第一电机、第一齿轮、底座转盘、承重柱、置物台、圆弧形转动架、相机支架、第二电机、第二齿轮和照相机。底座放在水平面上，承重柱设置底座上，置物台设置在承重柱上，目标物体可放置在置物台上；底座转盘设置在底座上，底座转盘外侧设置有齿，第一电机的输出轴连接第一齿轮，第一齿轮与底座转盘外侧的齿啮合，底座转盘固定连接圆弧形转动架；照相机安装在相机支架上，相机支架套接在圆弧形转动架上并可沿圆弧形转动架滑动，第二电机安装在相机支架上，第二电机的输出轴连接第二齿轮，圆弧形转动架内侧设置有齿，第二齿轮与圆弧形转动架内侧的齿啮合。

进一步地，还包括控制电路(如图2所示)，所述的控制电路具体包括中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块和电源模块，输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块、显示模块均与中央处理模块连接，第一电机驱动模块与第一电机连接，第二电机驱动模块与第二电机连接，相机控制模块与照相机连接，电源模块提供电路的供电电源，其中：

输入模块，用于向中央处理模块输入信号，所述的输入信号主要包括自检信号、参数设置信号、启动拍照信号和回零信号；

第一电机驱动模块，连接第一电机，中央处理模块通过第一电机驱动模块控制第一电机的转动；

第二电机驱动模块，连接第二电机，中央处理模块通过第二电机驱动模块控制第二电机的转动；

相机控制模块，连接照相机，中央处理模块通过相机控制模块控制照相机的拍照操作；

显示模块，用于显示所述的立体拍照装置的状态信息和数据信息。

再进一步地，中央处理模块、输入模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、相机控制模块和显示模块部分集成或全部集成。

图3为本实施例的中央处理模块电路原理图，图4为本实施例的电源模块电路原理图，图5为本实施例的第一电机控制接口和第二电机控制接口电路原理图；第一电机控制接口与第一电机驱动器(型号可以为MA860H)构成第一电机驱动模块，第二电机控制接口与第二电机驱动器(型号可以为DM542)构成第二电机驱动模块，在本实施例中，第一电机驱动模块和第二电机驱动模块进行了部分集成；图6为本实施例的相机控制模块电路原理图，图7为本实施例的液晶触屏通信接口电路原理图；液晶触屏通信接口与液晶触摸屏(型号可以为SDWe070C05)构成输入模块和显示模块，在本实施例中，输入模块与显示模块进行了集成。

第一电机选用步进电机(型号可以为86BYG250H)。第二电机选用步进电机(型号可以为57BYG250H)。第一电机通过第一齿轮驱动圆弧形转动架转动，使设置在圆弧形转动架上的照相机能等距离地对准目标物体；相机支架套接在圆弧形转动架上，照相机和第二电机均安装在相机支架上，第二电机通过第二齿轮驱动相机支架在圆弧形转动架上移动，使照相机能等距离地在水平视角、各个俯视视角和各个仰视视角对准目标物体；控制电路控制第一电机和第二电机的协同转动，并控制照相机自动拍照，实现了照相机对目标物体的等距离、全方位、多角度的立体拍照。

利用以上所述的立体拍照装置对目标物体进行立体拍照，可以对目标物体进行三维重现，操作方法包括以下步骤(如图8所示，为本实施例的物体三维重现方法操作流程图)：

S1、中央处理模块接收输入模块输入的自检信号，中央处理模块通过控制第二电机和第一电机的转动完成所述装置的自检动作，自检动作完成后，圆弧形转动架处于初始位置；照相机水平地对准目标物体。

S2、中央处理模块接收输入模块输入的参数设置信号，参数设置信号用于设置照相机俯仰方向的起始角度、结束角度和转角间隔，所述的参数设置信号还用于设置圆弧形转动架的当前角度、转角间隔、间歇时间和旋转方向；

S3、中央处理模块接收输入模块输入的启动拍照信号，中央处理模块控制第二电机的转动使照相机到达起始角度；

S4、中央处理模块控制第一电机的转动使圆弧形转动架进行间歇转动，中央处理模块在转动间歇时间内控制照相机完成对放置于置物台上的目标物体拍照并记录当前的角度信息，直到圆弧形转动架旋转完一周；

S5、中央处理模块根据所设置的参数控制第二电机转动并使照相机在圆弧形转动架上移动一定角度；

S6、重复步骤S4和S5，直到照相机到达结束角度；

S7、中央处理模块接收输入模块输入的回零信号，中央处理模块通过控制第二电机和第一电机的转动完成所述装置的回零动作，回零动作完成后，圆弧形转动架处于初始位置；照相机水平地对准目标物体。

S8、对所拍摄的每一张图片进行处理，去除背景等非目标物体图像的信息，并增加统一色调的背景信息；

S9、将处理后的图片导入三维重现软件，该软件根据鼠标或键盘的控制，调取不同角度值的图片，实现目标物体的三维重现。

其中，在步骤S1～S7中，中央处理模块根据圆弧形转动架和照相机的角度变化，控制显示模块进行显示数值的更新。

在步骤S4～S6中，中央处理模块也可以根据默认设置的参数完成拍照操作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种环形旋转立体拍照装置论文和设计

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设计说明书

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