CN103759741A - 一种采用led的高精度视觉平面标定模板 - Google Patents

一种采用led的高精度视觉平面标定模板 Download PDF

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Abstract

一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，属于视觉测量技术领域，本发明为解决现有采用LED光点的平面模板进行相机参数标定的标定精度低的问题。本发明包括标定部和控制部；所述标定部包括标定面板、m×n个标定螺纹孔、LED调整套、固定压圈和LED组件；在所述标定面板上设置m×n个标定螺纹孔、每个标定螺纹孔内部旋合一个LED调整套，LED调整套为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套的底端面上设置两个通孔；LED调整套的内部旋合一个固定压圈，LED组件的LED灯设置在固定压圈的内孔里，LED组件的两个引脚贴片被固定压圈压在LED调整套的底端面上；所述控制部用于控制LED组件工作。

Description

一种采用LED的高精度视觉平面标定模板
技术领域
本发明涉及一种平面标定模板，属于视觉测量技术领域。
背景技术
近年来视觉测量技术已成为仪器科学中发展十分迅速的领域之一。相机参数标定是视觉测量的前提，它为视觉图像的二维信息与实际三维物体坐标提供了对应、转换的定量关系。二维平面模板在相机参数标定中常被采用，如具有棋盘格形状的平面图案，或主动发光的LED光点构成的平面模板。所述LED光点指LED灯发出的点光源。对于棋盘格图案，其主要缺点是对环境变化的适应能力差，当受到周围光线干扰时，该图案的图像提取精度和准确性将大大降低。对于具有发光能力的LED光点构成的平面模板而言，由于其发光亮度好，具有很好的抗环境光线干扰能力，使得其在相机参数标定中具有很好的应用前景。平面模板使用的前提是该模板具有高精度的共面性，已有的LED光点构成的平面模板的共面误差通常达到几十微米，甚至更大，这将降低相机参数的标定精度。
发明内容
本发明目的是为了解决现有采用LED光点的平面模板进行相机参数标定的标定精度低的问题，提供了一种采用LED的高精度视觉平面标定模板。
本发明所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，它包括标定部和控制部；
所述标定部包括标定面板、m×n个标定螺纹孔、m×n个LED调整套、m×n个固定压圈和m×n个LED组件；在所述标定面板上设置m×n个标定螺纹孔、每个标定螺纹孔内部旋合一个LED调整套，LED调整套为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套的底端面上设置两个通孔；LED调整套的内部旋合一个固定压圈，LED组件的LED灯设置在固定压圈的内孔里，LED组件的两个引脚贴片被固定压圈压在LED调整套的底端面上；
所述控制部用于控制LED组件工作，
其中m、n为大于或等于2的正整数。
本发明的优点：本发明设计了一种具有LED光点共面调整功能的螺纹联接结构，即设计了标定面板、LED调整套、固定压圈等零件。利用固定压圈将LED的两个引脚压紧LED调整套接触面，从而起到固定LED的目，LED的正负极导线通过LED调整套上的两个通孔引出；通过LED调整套的外螺纹与标定面板内螺纹孔的旋合长度调整，实现标定模板上LED光点的共面要求，其中螺纹的螺距为1mm，当LED调整套相对转动1度转角时，可实现约2.78微米的共面尺寸调整。当借助高精度的坐标测量机等仪器，只需手动操作本文设计的标定模板，就可以将LED光点共面精度控制在10微米以下。
附图说明
图1是标定面板的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2中Ⅰ处放大图；
图4是图2中Ⅱ处放大图；
图5是LED调整套的结构图；
图6是图5的俯视图；
图7是固定压圈的结构图；
图8是LED组件的结构图；
图9是支座内轴的结构图；
图10是图9的俯视图；
图11是支座外孔的结构图；
图12是图11的俯视图；
图13是本发明所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板的结构示意图；
图14是图13的侧视图；
图15图13的B-B剖视图；
图16是图15的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ处的放大图；
图17是图15的Ⅶ处的放大图；
图18是控制部电路图；
图19是LED组件与接口电路连接示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1、图2、图4至图8、图13、图15和图16说明本实施方式，本实施方式所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，它包括标定部和控制部；
所述标定部包括标定面板1、m×n个标定螺纹孔3、m×n个LED调整套4、m×n个固定压圈5和m×n个LED组件6；在所述标定面板1上设置m×n个标定螺纹孔3、每个标定螺纹孔3内部旋合一个LED调整套4，LED调整套4为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套4的底端面上设置两个通孔4-1；LED调整套4的内部旋合一个固定压圈5，LED组件6的LED灯6-1设置在固定压圈5的内孔里，LED组件6的两个引脚贴片6-2被固定压圈5压在LED调整套4的底端面上；
所述控制部用于控制LED组件6工作，
其中m、n为大于或等于2的正整数。
LED组件6的LED灯6-1发出的是点光源，以下简称LED光点。
各部件安装步骤如下：
1)将LED组件6通过固定压圈5压紧在LED调整套4内孔的底端面上；
2)为了保证所有LED光点中心处于同一平面上，以标定面板1左上角的LED光点中心(球体球心)为基准。首先，将m×n个LED调整套4初步安装于标定面板1上；然后，将标定面板1布置于坐标机工作平台上，利用坐标机测量LED光点中心位置，若其他LED光点中心相对于左上角的LED在垂直于面板方向超过±0.05mm，则转动LED调整套4进行调整。
3)利用坐标机重新测量LED光点中心相对于标定面板1左上角LED的位置，若满足偏差在±0.05mm以内，结束调整。
LED调整套4功能用于进行LED光点中心共面调整，图5和图6为其零件图。当调整其与标定面板1的标定螺纹孔3旋合长度时，可完成LED共面调整。LED调整套4的内螺纹与固定压圈5旋合，实现LED组件6的固定。LED调整套4的底端面设置两个通孔4-1用于LED组件6的两引脚贴片6-2的导线走线，通孔4-1的位置由LED引脚贴片6-2位置确定；此外，LED调整套4的上端面开了一字槽，方便安装。
固定压圈5具有外螺纹和内孔结构，外螺纹用于与LED调整套4内螺纹联接，联接时需要先将LED组件6置于LED调整套4内孔底端面，LED组件6的引脚贴片6-2在下，拧上固定压圈5时保证LED组件6的两个引脚贴片6-2被压紧在固定压圈5的下端面和LED调整套4内孔底端面之间。为了便于安装，固定压圈5上端面开一字槽，如图7所示。
具体实施方式二：下面结合图3、图9至图12、图14和图17说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括调节角度部，所述调节角度部包括支座内轴7、支座外孔8、固定螺钉9和弹簧垫圈10，
在标定面板1的中心位置设置支轴固定孔2、支轴固定孔2由沉孔和通孔连通构成，沉孔面向标定面板1的正面；如图3所示，这样设置保证固定螺钉9、弹簧垫圈10与支座内轴7的联接。
支座外孔8为一端开口的孔状结构，另一端固定支架8-3，其孔分为螺纹段8-1和空孔段8-2两部分；
支座内轴7的一端为具有内螺纹的固定孔7-1，另一端为具有外螺纹调节段7-2；
外螺纹调节段7-2与支座外孔8螺纹连接；固定孔7-1的端面外径大于支轴固定孔2的通孔的内径；
固定螺钉9穿过置于沉孔中的弹簧垫圈10和支轴固定孔2后与固定孔7-1螺纹连接。
在标定模板使用时通常需要调整其与相机镜头之间的夹角，为了实现这一目的，采用支座内轴7与支座外孔8两个零件实现。图9和图10为支座内轴7零件图，图11和图12为支座外孔8零件图。在使用时，固定支架8-3落地，标定面板1的一个边落地，则标定面板1的一个边与固定支架8-3共同稳定支撑，通过调节支座内轴7与支座外孔8之间的旋合长度，来调节标定面板1与地面的角度，进而调节了相机与标定面板1之间的角度。
具体实施方式三：下面结合图18和图19说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，控制部包括两端插口JP、按钮开关SW、电阻Rs、工作指标灯LED、和k个LED驱动部；k个LED驱动部包括k个稳压芯片U1,U2,...,Uk；k个二极管D1,D2,...,Dk；k个分压电阻R1,R2,...,Rk；k个滑动变阻器Rp1,Rp2,...,Rpk；k个拨码开关S1,S2,...,Sk，和k个接口电路P1,P2,...,Pk，拨码开关S1,S2,...,Sk为8位拨码开关，接口电路P1,P2,...,Pk为8×2接口，每个LED驱动部结构相同；
两端插口JP的1脚接地；两端插口JP的2脚连接按钮开关SW的一端，并连接电源VCC；
按钮开关SW的另一端同时连接k个稳压芯片U1,U2,...,Uk的3脚；并通过电阻Rs和工作指标灯LED接地；
以第一个LED驱动部的结构为例进行说明：稳压芯片U1的1脚接地；稳压芯片U1的2脚连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接分压电阻R1的一端；分压电阻R1的另一端连接滑动变阻器Rp1的固定端，滑动变阻器Rp1的滑动端连接拨码开关S1的8个输入端，拨码开关S1的8个输出端与接口电路P1的8个输入端一一对应连接；接口电路P1的8个输出端接地；
接口电路P1,P2,...,Pk的任一对应输入、输出端之间连接一个LED组件6；
其中k为大于或等于1的正整数。
稳压芯片U1,U2,...,Uk采用型号为LT1083的稳压芯片。

Claims (4)

1.一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，它包括标定部和控制部；
所述标定部包括标定面板（1）、m×n个标定螺纹孔（3）、m×n个LED调整套（4）、m×n个固定压圈（5）和m×n个LED组件（6）；在所述标定面板（1）上设置m×n个标定螺纹孔（3）、每个标定螺纹孔（3）内部旋合一个LED调整套（4），LED调整套（4）为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套（4）的底端面上设置两个通孔（4-1）；LED调整套（4）的内部旋合一个固定压圈（5），LED组件（6）的LED灯（6-1）设置在固定压圈（5）的内孔里，LED组件（6）的两个引脚贴片（6-2）被固定压圈（5）压在LED调整套（4）的底端面上；
所述控制部用于控制LED组件（6）工作，
其中m、n为大于或等于2的正整数。
2.根据权利要求1所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，它还包括调节角度部，所述调节角度部包括支座内轴（7）、支座外孔（8）、固定螺钉（9）和弹簧垫圈（10），
在标定面板（1）的中心位置设置支轴固定孔（2）、支轴固定孔（2）由沉孔和通孔连通构成，沉孔面向标定面板（1）的正面；
支座外孔（8）为一端开口的孔状结构，另一端固定支架（8-3），其孔分为螺纹段（8-1）和空孔段（8-2）两部分；
支座内轴（7）的一端为具有内螺纹的固定孔（7-1），另一端为具有外螺纹调节段（7-2）；
外螺纹调节段（7-2）与支座外孔（8）螺纹连接；固定孔（7-1）的端面外径大于支轴固定孔（2）的通孔的内径；
固定螺钉（9）穿过置于沉孔中的弹簧垫圈（10）和支轴固定孔（2）后与固定孔（7-1）螺纹连接。
3.根据权利要求1所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，控制部包括两端插口JP、按钮开关SW、电阻Rs、工作指标灯LED、和k个LED驱动部；k个LED驱动部包括k个稳压芯片U1,U2,...,Uk；k个二极管D1,D2,...,Dk；k个分压电阻R1,R2,...,Rk；k个滑动变阻器Rp1,Rp2,...,Rpk；k个拨码开关S1,S2,...,Sk，和k个接口电路P1,P2,...,Pk，拨码开关S1,S2,...,Sk为8位拨码开关，接口电路P1,P2,...,Pk为8×2接口，每个LED驱动部结构相同；
两端插口JP的1脚接地；两端插口JP的2脚连接按钮开关SW的一端，并连接电源VCC；
按钮开关SW的另一端同时连接k个稳压芯片U1,U2,...,Uk的3脚；并通过电阻Rs和工作指标灯LED接地；
以第一个LED驱动部的结构为例进行说明：稳压芯片U1的1脚接地；稳压芯片U1的2脚连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接分压电阻R1的一端；分压电阻R1的另一端连接滑动变阻器Rp1的固定端，滑动变阻器Rp1的滑动端连接拨码开关S1的8个输入端，拨码开关S1的8个输出端与接口电路P1的8个输入端一一对应连接；接口电路P1的8个输出端接地；
接口电路P1,P2,...,Pk的任一对应输入、输出端之间连接一个LED组件（6）；
其中k为大于或等于1的正整数。
4.根据权利要求3所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，稳压芯片U1,U2,...,Uk采用型号为LT1083的稳压芯片。
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