一种线结构光相机标定位姿调节系统的制作方法

1.本发明涉及线结构光相机标定技术领域，具体来说是一种线结构光相机标定位姿调节系统。


背景技术：

2.线结构光相机广泛运用在尺寸3c、汽车行业，运用于尺寸检测、识别、定位导航等技术领域。线结构光相机的检测测量原理是基于激光三角测量法，即当一束线激光从一侧照射在工件表面，其反射光经另一侧相机感光成像，得到一幅激光条纹图像。工件表面激光照射点的高度不同，则其在相机上的成像位置也将随之变化，此时通过系统标定和条纹中心线提取即可得到工件表面的高度信息。而标定为了获取相机获取的图像像素点与空间三维点的对应关系。因此标定精度决定了线结构光相机的检测测量精度。
3.目前，线结构光相机多用于工业检测、识别领域，如手机等电子设备检测、工件检测、轮胎检测等，检测视距短，检测视场小，故而相机的标定可以利用毫米级、厘米级的小尺寸棋盘格等标定板，辅以固定装置实现。然而，对于检测视距大于3米，检测视场大于1m的线结构光相机，为满足标定精度，选择锯齿标定时，标定板齿数和尺寸大，重量大，标定过程中无法实现自主稳定。且标定过程中，为了提高标定精度，需要调节线结构光相机与标定板的几何位置，使激光线平行于锯齿板厚度两边。对于大视场大视距线结构光相机，标定场景大，装置重，稳定性差不易控制调节，手扶、夹靠等方式稳定锯齿标定板、地面不平整等外部因素会造成锯齿标定板不绝对处于竖直位置，与线激光发射存在偏角，或者相机拍摄方位偏转。会造成大视距线结构光相机标定过程操作艰难，标定精度下降，最终影响结构光相机的拍摄效。因此，设计一种能够稳定大尺寸大重量装备，且能灵活使用、精确调节大视距大视场线结构光相机锯齿标定固定调节装置就显得格外重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种兼具稳定、微调、精确控制的线结构光相机标定装置，以弥补现有装置在远距大视场运用场景中的问题。
5.为了实现上述目的，设计一种线结构光相机标定位姿调节系统，包括分体式激光相机，包括相机和激光器，相机设置在旋转分度盘上，旋转分度盘通过固定底盘设置在水平滑槽板上，激光器通过激光器固定板设置在水平滑槽板上，水平滑槽板上设有刻度滑槽，使得相机和激光器能沿刻度滑槽移动，可根据待标定视场要求，精确调节相机偏转角及二者之间的距离；锯齿标定板，设置在分体式激光相机一侧，锯齿标定板一侧设有若干齿形结构，锯齿标定板垂直立于锯齿标定板底座上，所述锯齿标定板底座两条对角线分别设有凹槽结构，所述锯齿标定板底座设有标定板导轨，通过标定板导轨将锯齿标定板与锯齿标定板底座连接，所述锯齿标定板另一侧设有侧限卡槽，锯齿标定板固定支架顶部通过侧限卡槽与锯齿标定板连接，底部连接锯齿标定板底座，使得锯齿标定板固定支架能够稳固锯齿标定板。
6.本发明还具有如下优选的技术方案：1.侧限卡槽为u型定位板，通过螺丝将u型定位板与锯齿标定板连接。
7.2.激光器固定板面向相机一侧及锯齿板一侧，均设有激光测距仪。
8.3.锯齿标定板底部与锯齿标定板底座之间通过标定板导轨连接，锯齿标定板设有锯齿的一侧底部设有楔形垫块。
9.4.锯齿标定板固定支架底部设有可调高支脚。
10.5.水平滑槽板设置在分体式激光相机调节支架上，支架底部设有可调高支脚。
11.6.可调高支脚包括低位滑轮和高位螺旋调高顶缸。
12.7.水平滑槽板上设有水平尺和刻度尺。
13.8.水平滑槽板一侧设有侧限卡槽，水平滑槽板另一侧设有侧向微调顶缸。
14.9.分体式激光相机调节支架包括竖直的立杆和底座，底座上设有凹槽结构与竖直立杆连接。
15.本发明同现有技术相比，其优点在于：1.适用于不同视距视场要求的分体式激光相机；2.通过刻度滑槽、侧向微调顶缸、旋转分度盘、激光测距仪，实现分体式相机相对位置、标定视距的精准定位，减小系统误差；3.通过标定板导轨和楔形垫块锁定锯齿标定板，实现锯齿标定板相对位置固定，防止标定过程中受环境干扰，锯齿标定板晃动；4.可调高支脚的低位滑轮和高位螺旋调高顶缸，分别实现米级、厘米级位置移动，以及水平度微调。
附图说明
16.图1为本发明线结构光相机标定位姿调节系统组装图；图2是本发明图1中相机部分放大图；图3是本发明激光器工作示意图；图4是本发明系统工作状态主视图；图5是本发明系统工作状态俯视简图；图6是本发明系统工作状态俯视图；图中：1.相机 2.激光器 3.旋转分度盘 4.固定底盘 5.水平滑槽板 6.激光器固定板 7.刻度滑槽 8.锯齿标定板 9.锯齿标定板固定支架 10.侧限卡槽 11.激光测距仪 12.标定板导轨 13.楔形垫块 14.可调高支脚 15.水平尺。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.本发明为一种线结构光相机标定位姿调节系统，包括分体式激光相机、水平滑槽板、分体式激光相机调节支架、锯齿标定板、锯齿标定板固定支架，分体式激光相机由相机和激光器组成，相机设置在旋转分度盘上，旋转分度盘通过固定底盘设置在水平滑槽板上，
激光器通过激光器固定板设置在水平滑槽板上，水平滑槽板上设有刻度滑槽，使得相机和激光器能沿刻度滑槽移动，调节二者之间的距离；锯齿标定板设置在分体式激光相机一侧，垂直立于锯齿标定板固定支架上，锯齿标定板上设有侧限卡槽，通过侧限卡槽使得锯齿标定板固定支架能够稳固锯齿标定板。激光器固定板面向相机一侧设有激光测距仪。锯齿标定板底部与锯齿标定板固定支架之间通过标定板导轨连接，锯齿标定板设有锯齿的一侧底部设有楔形垫块。锯齿标定板固定支架底部设有可调高支脚。水平滑槽板设置在分体式激光相机调节支架上，支架底部设有可调高支脚。可调高支脚包括低位滑轮和高位螺旋调高顶缸。水平滑槽板上设有水平尺。水平滑槽板一侧设有侧限卡槽，水平滑槽板另一侧设有侧向微调顶缸。
19.为实现分体式激光相机中激光器至相机距离(如图6中，距离aa1)的适应性精确定位，采用刻度尺和侧向微调顶缸保证分体式激光相机的激光器与相机间距精准定位，距离误差0.05mm。
20.为实现激光偏转角(如图6中，角度α)的精确定位，采用旋转分度盘保证激光器角度精准偏转，角度偏转误差2”。
21.为实现锯齿标定板在x方向和z方向(方向定义如图1)与锯齿标定板固定支架保持相对稳定，通过侧限卡槽和标定板导轨锁定锯齿标定板。
22.在保持分体式激光相机和锯齿标定板的稳定后，进一步的，通过可调高支脚的低位滑轮，调整分体式激光相机与锯齿标定板在x方向的相对位置，使激光线落于锯齿面上；进一步的，根据激光测距仪的视距测量结果，沿z方向拖动分体式激光相机调节支架，直至预设视距位置(如图6，距离ad)；进一步的，通过承重式可调高支脚的高位螺旋调高顶缸，分别调节分体式激光相机调节支架和锯齿板固定支架，直至水平尺显示各自位置，同时，激光器正对锯齿标定板高度中位线(即ad
┴
bc且ab＝ac)；进一步的，通过侧向微调顶岗，将激光线调节至锯齿面中央且平行于齿面两侧边线。
23.本发明所述的线结构光相机标定位姿调节系统的使用原理如下：标定时，将两部分支架置于同一水平地面。将锯齿标定板卡入锯齿板固定支架上，底部抵住楔形垫块，拧动侧限卡槽，紧固锯齿标定板，使锯齿标定板稳定竖直立。将相机和激光器装在激光相机调节支架上端的水平滑槽板，滑动相机与激光器至设定距离后，用螺栓紧固固定；水平滑槽板附有刻度尺和微调顶缸，相机固定底盘附有旋转分度盘，用于精确调节距离和相机拍摄夹角。
24.将可调高支脚切换至低位滑轮模式，移动激光相机支架至设定距离后拧动四个支脚收起滑轮切换至高位螺旋调高顶缸，使支架固定在预设视距位置，接通电源，激光器发射出的激光照在锯齿板锯齿面。
25.通过水平尺量测锯齿板的竖直安放度，测水平滑槽板的水平安放度，根据测量结果和激光线偏转方向，调节高位螺旋调高顶缸，从而达到微调支架位姿的目的，使激光线平行于锯齿板两侧边线，且相机控制端—电脑的屏幕上出现清晰水平的激光线。

技术特征：
1.一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于包括：分体式激光相机，包括相机和激光器，相机设置在旋转分度盘上，旋转分度盘通过固定底盘设置在水平滑槽板上，激光器通过激光器固定板设置在水平滑槽板上，水平滑槽板上设有刻度滑槽，使得相机和激光器能沿刻度滑槽移动，调节二者之间的距离；锯齿标定板，设置在分体式激光相机一侧，锯齿标定板一侧设有若干齿形结构，锯齿标定板垂直立于锯齿标定板底座上，所述锯齿标定板底座两条对角线分别设有凹槽结构，所述锯齿标定板底部设有标定板导轨，通过标定板导轨将锯齿标定板与锯齿标定板底座连接，所述锯齿标定板另一侧设有侧限卡槽，锯齿标定板固定支架顶部通过侧限卡槽与锯齿标定板连接，底部连接锯齿标定板底座，使得锯齿标定板固定支架能够稳固锯齿标定板。2.如权利要求1所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的侧限卡槽为u型定位板，通过螺丝将u型定位板与锯齿标定板连接。3.如权利要求2所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的激光器固定板面向相机一侧设有激光测距仪。4.如权利要求3所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的锯齿标定板底部与锯齿标定板底座之间通过标定板导轨连接，锯齿标定板设有锯齿的一侧底部设有楔形垫块。5.如权利要求4所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的锯齿标定板固定支架底部设有可调高支脚。6.如权利要求5所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的水平滑槽板设置在分体式激光相机调节支架上，支架底部设有可调高支脚。7.如权利要求6所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的可调高支脚包括低位滑轮和高位螺旋调高顶缸。8.如权利要求7所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的水平滑槽板上设有水平尺和刻度尺。9.如权利要求8所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的水平滑槽板一侧设有侧限卡槽，水平滑槽板另一侧设有侧向微调顶缸。10.如权利要求6所述的一种线结构光相机标定位姿调节系统，其特征在于：所述的分体式激光相机调节支架包括竖直的立杆和底座，底座上设有凹槽结构与竖直立杆连接。

技术总结
本发明涉及线结构光相机标定技术领域，具体来说是一种线结构光相机标定位姿调节系统，包括锯齿标定板、分体式激光相机，锯齿标定板设置在锯齿标定板底座上，分体式激光相机设置在锯齿标定板一侧，本发明通过刻度滑槽、侧向微调顶缸、旋转分度盘、激光测距仪、承重式可调高支脚、低位滑轮、高位螺旋调高顶缸实现分体式相机相对位置、标定视距的精准定位。标定视距的精准定位。标定视距的精准定位。


技术研发人员：牛慧雅 黄帆 张宏伟 刘乘瑞 李梦瑶 李航天
受保护的技术使用者：上海市建筑科学研究院有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/7/19