CN101496414A - 具有两个摄像机单元的光学测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有一摄像单元的光学的测量装置，该摄像单元具有至少两个以在一支撑结构上的地点设置和定向相互配置的摄像机单元(10)。通过如下方式得到稳定、成本低的结构，即，该支撑结构具有一个一体的承载体(1)，在该承载体上成形有装配结构，所述摄像机单元(10)被接收在这些装配结构中。

Description

具有两个摄像机单元的光学测量装置

技术领域

本发明涉及一种具有摄像单元的光学的测量装置，该摄像单元具有至少两个以在一支撑结构上的地点设置和定向相互配置的摄像机单元。

背景技术

这样的光学的测量装置可以用于不同的测量任务，例如用于汽车的底盘测量，像DE 19757763A1和DE 19757760A1中结合三维图像测量技术(3D图像测量技术)所述的那样。

3D测量技术中一般都使用图像测量单元，该图像测量单元具有带有两个以上的摄像机的摄像单元。为了精确的3D测量，需要通过标定程序来确定这些摄像机的相互配位，以及在每一次测量时将该配位提供给测量系统。在实际使用中对于3D测量的精确度具有决定性意义的是，在无论是温度还是机械负载变化的情况下摄像机的相互配位都尽可能长时间地保持稳定。图像测量单元的结构实施一般都是这样的，即，完整的摄像机用稳固的、无间隙的、可拆卸的连接装置固定在支承结构、比如专门的支撑管上。还公知了其它设计方案(不存在印刷的书面证明)，即，将没有了包围摄像机的壳体的摄像机的主要部件固定于支承结构上。这样一来，摄像机芯片、近传感器的电子部件以及所属的摄像机镜头被固定在一个特定的装配件中。然后将该装配件固定于所述支承结构上，而该支承结构也由多个部件装配而成。这种结构在建造上费事、昂贵以及不能保持长时间的稳定，而且还需要在到达一半使用寿命的时候在一个场地中进行一次新的校准。如果该所需校准过程只能由专业人员(比如客服)进行，则在多数情况下大大降低了3D图像测量技术的可接受度并且导致额外的运行成本。

本发明的任务是，提供一种开始提到的类型的光学的测量装置，该光学的测量装置以简易、精确的装配而得到结实且长时间稳定的结构，同时成本低。

发明内容

本任务通过权利要求1的特征来解决。这里提出，所述支撑结构具有一个一体的、在其上成型有装配结构的承载体，摄像机的主要部件被容纳在这些装配结构中。接下来，摄像机的主要部件，即、摄像机芯片，近传感器的电子部件和光学的附件被称为摄像机单元。

该具有装配结构的、一体的承载体提供了摄像机单元彼此间明确的配位和具有高的机械及热稳定的稳固结构。

在此，对于摄像机单元的装配和明确的配位有利的是，所述装配结构全部用同样的方法被构造，用于接收同样的摄像机单元。

对于在测量装置中的安装来说有利的构型是，承载体具有一个纵向延伸的、由金属或塑料组成的型廓区段。

有助于稳定的结构的措施在于，所述型廓区段设有纵向延伸或者纵向及横向延伸的加强肋。

对简单的构造和简单的装配有利的还有，在所述纵向延伸的型廓区段的两端成形出扩大的端部区段，所述装配结构构造在该端部区段中。

尤其是对于立体测量有利的其它措施在于，所述装配构造用以下这种方式来构造及定向，即，至少两个被接收在所述装配构造中的摄像机单元的光轴在这些摄像机单元前方的空间中互相对准并相交于一点。

一个对制造和装配有利的构型是，所述两端的端部区段相对所述直线地构造的纵向延伸的型廓区段以钝角彼此相对地弯出。

有助于简单的装配以及稳固的结构的措施还有，即，所述装配结构至少部分地作为凹部成形在所述承载体中，摄像机芯片和光学的附件安装在各自的凹部中。

在结构精确的情况下，对测量装置的作用方式有利的是，所述用于摄像机芯片和光学的附件的装配结构在一次机器装夹中制造，由此达到高的精度。

此外，有助于有利的、紧凑的结构的措施是，在这些装配结构中也接收照明单元，以及在所述承载体上在这些装配结构的背向摄像机单元的背侧上设置各自的传感器电子电路单元。

例如，在用于汽车的光学的底盘测试的试验台上使用按前述权利要求之一的光学的测量装置时，这些特殊的优点将起作用。

附图说明

下面参考附图借助实施例来更详细地描述本发明。图中示出：

图1光学的测量装置的图像测量单元的示意图，

图2要在图像测量单元中使用的承载体的立体图，

图3按图2的承载体的一个端部区段以及摄像单元的需要安装到该端部区段中的元件的立体图，

图4按图2的承载体的一个端部区段的放大立体图。

具体实施方式

图1示出图像测量单元20，其中，在壳体21中在光学的壳体开口22的区域中当前设置了两个摄像机单元10，这两个摄像机单元被接收在一个设置在该壳体中的承载体1上。在壳体21中还设有一个电的转换单元9，用于驱动两个摄像机单元10和可能有的、例如具有按图3的照明单元6的照明装置。

如图2所示，承载体1一体地构成以及在其中间区段由一个纵延伸的型廓区段1.1构成，该型廓区段用纵向肋条来加强以及具有例如U型或者双T型的横截面。为了例如直线地延伸的型廓区段1.1在壳体21或类似的支承结构中的固定，该型廓区段具有固定单元14、例如通孔或者榫或类似物，该型廓区段在其端部一体地过渡到以相同角度的钝角弯折的端部区域中，这些端部区域扩大为端部区段1.2。在扩大的端部区段1.2中构造有用于摄像机单元10的各元件、照明单元6以及其他可能的部件的装配结构。在此，装配结构可以设置在扩大的端部区段1.2的两侧上以及还可以设置在该端部区段的相邻区域中，例如，对于光学元件及其可能有的承载元件，装配结构设置在一侧，对于电子元件及其承载件，装配结构设置在另一侧。由此在简单、确定的装配以及彼此间精确的定位与配位的情况下，达到了各个摄像机单元10的光学、机械、电子地配合作用的部件以及该摄像机单元所属的电子元件的一个紧凑的结构。

在图3所示的实施例中，要安装在承载件1的扩大的端部区段1.2的一侧的摄像机单元10的各个部件以及照明单元6，以及配设给该摄像机单元的、要在另一侧安装的传感器电子电路单元3，在所述装配结构上依次这样地安装，即，摄像机芯片2安装在装配面11上，在与该装配面平行的装配面11.1上安装一个安装在镜头架4中的镜头5、一个具有在一个承载件上围绕镜头5环形地设置的发光二极管的照明单元6及一个至少部分地位于端部区段1.2的一个凹部中的防护玻璃7，其中，只要需要，就例如借助固定孔17来使用合适的保持元件或固定元件。在端部区段1.2的背向摄像机单元10的一侧上与摄像机芯片2相对且紧相邻地设置有传感器电子电路单元3，该传感器电子电路单元被一个盖罩8覆盖。变换地，例如摄像机芯片2设置在传感器电子电路单元3的一承载件上，并且连同该传感器电子电路单元3从该传感器电子电路单元3的一侧被固定在所述装配结构上，并且通过穿口与摄像机单元10的位于相反侧的其它部件光学地相连接。此外，尤其是如图4所示，在支撑结构中还有接收单元12和装配单元13，例如其它的装配面、孔、凸起和/或穿口。在图示的实施例中，摄像机芯片2与传感器电子电路单元3的电接触通过穿口来进行，连接元件通过这些穿口。为了安装盖罩8，在扩大的端部区段1.2上具有孔或榫形式的固定单元16。为了固定防护玻璃7或者必要时要用的光学过滤器，在所述支承结构的所述凹部的圆周边缘上设有其它固定单元，例如用于对接螺纹拧入的螺纹，或者用于对接元件卡入或锁入的凹部或突起。

一体的承载件形式的承载体1由抗扭、抗弯曲和抗温度影响的形状稳定的型材构成，该型材可以有利地在毛坯的原型制作时就被生产出来。装配面11在端部区段1.2中以一定的角度被设置用于摄像机芯片2和镜头架4，这些装配面在夹紧装置中被机械地加工出。因此确定了摄像机单元10相互的配位，其中，这些摄像机单元的光轴相互对准并相交于摄像机单元10或测试单元20前的区域中的一点。以此方式，借助承载体1和这些摄像机单元10构成一个立体测试梁。在用于摄像机芯片2的安装平面11上具有用于精确而简单地将摄像机芯片2安置、例如粘接在承载体1上的定位辅助部分。这些辅助定位部分例如可以实施成用于摄像机芯片2的支承面或者实施成定位管脚(如芯片生产工艺中那样)。具有承载体1的支承结构有利地这样实施，即，传感器电子电路单元3借助摄像机芯片2的装配面11的背侧上的一小的电子线路板在装配期间被粘接在端部区段1.2的相应装配结构上。由此对于摄像机芯片2和镜头5达到了背侧的防尘和防水。仅当摄像机芯片2和传感器电子电路单元3安装到承载体1上以后，才将摄像机芯片2与传感器电子电路单元3相焊接。

与用于摄像机芯片2的装配面11平行的是另外一个用于镜头架4的装配面11.1。为了使镜头5简单但精确地相对摄像机芯片2的基点进行定向，该相应的装配面和镜头架4具有圆形的突缘。该突缘或者延伸在整个圆周上或者仅延伸在一些圆弓上。镜头架4的装配通过相对该相应的装配面的旋拧来进行，其中，通过所述的突缘来实现对中。为了简化精加工，用于镜头架4的装配面可以构造成三点支承式结构。所有关于两个摄像机芯片2与所属的镜头5的精确配位的加工步骤优选都在承载体1或者说立体测试梁的唯一一个夹紧装置中进行。

此外，在镜头架4的装配区域中附加地设有用于安装具有环形的LED照明装置的照明单元6的装配元件。照明单元6由多个焊接在一个印刷电路板上的发光二极管组成，以及在结构上，发光二极管绕镜头5同心地设置。为了安装照明单元6与电的转换单元9的电路板之间的连接电缆，在承载体1和镜头架4中都设有相应的穿口。变换地，用于照明单元6的固定单元17也可以设置在镜头架4中。

此外，与镜头架4同心地设有用于一个光学过滤器或者一个防护板7的固定螺纹，该过滤器或者防护板7用来同时保护镜头5和照明单元6。所述螺纹这样实施，即，对于标准镜头，可以使用商业上通用的防护玻璃7或过滤器。由此以简单的方式生成了对镜头5、照明单元6和照相机芯片2的防尘防湿结构。

承载体1在其中间区域具有一个固定支承装置和一个活动支承装置，它们被设置用于在图像测量单元20的壳体21中的安装。

镜头5通过同心地设置的螺纹安装在镜头架4中。因此得到镜头相对摄像机芯片2的精确调整，以保证镜头架4安装后清晰地成像。在精确调整后，镜头5与镜头架4相粘接或者机械地锁定。

图像测量单元20的壳体21结构上保持得非常简单。该壳体具有用于承载体1的所述固定支承装置和活动支承装置的对接件，具有用于图像测量单元20的印刷电路板和插接连接件的接收部分，具有可安装的、用于前侧上遮罩图像测量单元20的壳体部分和具有用于整个图像测量单元20的固定元件。

除了所述的摄像机芯片2直接固定在承载体1或者立体测试梁上以及通过镜头架4来安装镜头5的基本结构外，可以变换地提出一种基本结构，即，镜头5直接固定在承载体1的装配结构上，而通过一个摄像机芯片承载件来安装摄像机芯片2，传感器电子电路单元3也固定在该摄像机芯片承载件上。

Claims (12)

1.具有一摄像单元的光学的测量装置，该摄像单元具有至少两个以在一支撑结构上的地点设置和定向相互配置的摄像机单元(10)，其特征在于，该支撑结构具有一个一体的承载体(1)，该承载体具有在其上成形出的装配结构，所述摄像机单元(10)被接收在这些装配结构中。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装配结构全部以同样的方式被构造，用于接收相同的摄像机单元(10)。

3.如权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，所述承载体(1)具有一纵向延伸的型廓区段。

4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，该型廓区段设有纵向延伸的加强肋。

5.如权利要求3或4所述的测量装置，其特征在于，在所述纵向延伸的型廓区段(1.1)的两侧成形有扩大的端部区段(1.2)，所述装配结构构造在该端部区段中。

6.如前述权利要求任何一项所述的测量装置，其特征在于，所述装配结构以这样的方式被构造和定向，即，所述至少两个被接收在这些装配结构中的摄像机单元(10)的光轴在这些摄像机单元前方的空间中彼此对准并且在一个点上相交。

7.如权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于，所述两侧的端部区段(1.2)相对于本身直地构造的、纵向延伸的型廓区段(1.1)以钝角彼此相对地弯出。

8.如前述权利要求任何一项所述的测量装置，其特征在于，所述装配结构作为凹部被成形到所述承载体(1)中，在各个凹部中安装有一摄像机芯片(2)和光学的附件。

9.如前述权利要求任何一项所述的测量装置，其特征在于，所述用于摄像机芯片(2)和光学的附件的装配结构在结构上这样设置，即，这些装配结构可在一次机器装夹中被加工完成。

10.如前述权利要求任何一项所述的测量装置，其特征在于，在所述装配结构中也容纳有照明单元(6)。

11.如前述权利要求任何一项所述的测量装置，其特征在于，在所述承载体(1)上，在所述装配结构的背向所述摄像机单元(10)的背侧上设置有一各自的传感器电子电路单元(3)。

12.如前述权利要求任何一项所述的光学测量装置的应用，其特征在于，该光学的测量装置应用在一用于汽车的光学的底盘测量的试验台中。

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