CN105554395A - 用于线阵相机和线型光源的调准检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于线阵相机和线型光源的调准检测装置，其中线型光源用于为线阵相机补光，并且线阵相机和线型光源之间的相对位置关系是可调节的，该调准检测装置包括：成像目标，其设置为与线阵相机和线型光源两者相对，使得线型光源发出的光投射在成像目标上；以及承载支架，线阵相机和线型光源以沿与成像目标所在平面垂直的方向可成整体地移动的方式设置在承载支架上，成像目标设置在承载支架的一端，并且能够在成像目标所在平面内沿水平方向移动且能够在该平面内旋转，成像目标具有不对线型光源发出的光进行反射的第一非反射区域。

Description

用于线阵相机和线型光源的调准检测装置

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，更具体地，涉及用于线阵相机和线型光源的调准检测装置。

背景技术

线阵相机是一种采用线阵图像传感器的相机。在线阵相机的扫描拍摄过程中，当高速拍摄时曝光时间很短，线阵相机往往需要线型光源为其拍摄实施补光。

线型光源照在一个平面上的光斑是宽度只有几个毫米的直线(下面称为光线区域)。因此，在进行拍摄前，需要将线阵相机拍摄的区域(即宽度只有几分之一毫米的细线，下面称为拍摄线)对准到光线区域的中央附近，并且使得拍摄线和光线区域两者的相对位置在整个拍摄过程中保持固定，这则需要能够对线阵相机和线型光源进行固定及对准的装置来实现。

在对线阵相机和线型光源进行调整对准时，例如，通常需要先固定线阵相机，再调整线型光源，然后通过观察该线阵相机所采集的图像的亮度分布来判断对准情况。图1示出了线阵相机的拍摄线和线型光源的光线区域的相对位置关系与拍摄图像的亮度分布之间的关系。

但是，上述对准方法很难判断拍摄线对准在光线区域的哪个位置，也就很难判断拍摄线是否位于光线区域的中央。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种能够将线阵相机的拍摄线与线型光源的光线区域的中央位置精确对准的调准检测装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于图像采集装置的调准检测装置，其中线型光源用于为线阵相机补光，并且线阵相机和线型光源之间的相对位置关系是可调节的，该调准检测装置包括：成像目标，其设置为与线阵相机和线型光源两者相对，使得线型光源发出的光投射在成像目标上；以及承载支架，线阵相机和线型光源以沿与成像目标所在平面垂直的方向可成整体地移动的方式设置在承载支架上，成像目标设置在承载支架的一端，并且能够在成像目标所在平面内沿水平方向移动且能够在该平面内旋转，成像目标具有不对线型光源发出的光进行反射的第一非反射区域。

根据本发明的优选实施例，其中第一非反射区域在成像目标所在平面内沿竖直方向线性延伸。

根据本发明的优选实施例，其中线阵相机所拍摄的成像目标的第一非反射区域的图像用于调整所述线阵相机的位置。

根据本发明的优选实施例，其中线阵相机的位置被调整为使得线阵相机所拍摄的成像目标的第一非反射区域的图像为全暗图像。

根据本发明的优选实施例，其中成像目标还包括在成像目标所在平面内沿水平方向线性延伸且与第一非反射区域相交的第二非反射区域。

根据本发明的优选实施例，其中第一非反射区域和第二非反射区域为贯穿成像目标的直线型狭缝或狭槽，或者粘贴或绘制在成像目标上的直线型黑色图案。

根据本发明的优选实施例，其中第二非反射区域为一个或多个。

根据本发明的优选实施例，调准检测装置还包括成像目标调整部件，其被安装到承载支架的设置成像目标的一端，用于改变成像目标与线阵相机和线型光源的相对位置关系。

根据本发明的优选实施例，成像目标调整部件包括用于使成像目标沿成像目标所在平面的水平方向移动的平移调整机构和用于使成像目标在成像目标所在平面内旋转的旋转调整机构。

根据本发明的优选实施例，调准检测装置还包括布置在承载支架上的滑道以及与滑道配合的滑块，线阵相机和线型光源经由所述滑道和所述滑块的配合沿垂直于所述成像目标所在平面的方向成整体地移动。

根据本发明的优选实施例，其中线阵相机和线型光源经由承载台附装到所述滑块上。

根据本发明的优选实施例，其中线阵相机和线型光源成整体地放置在承载台上。

根据本发明的优选实施例，其中线阵相机和线型光源相对于滑道的高度是可调节的。

因此，根据本发明的实施例的调准检测装置，通过在成像目标上设置直线型非反射区域作为标准，通过线阵相机所拍摄的该非反射区域的图像，能够准确地判断线阵相机的拍摄线是否与线型光源的光线区域的中央位置对准，从而能够进行精确地对线阵相机和线型光源进行调准。

附图说明

下面，参考下面的附图来呈现本发明的其他特征以及有益效果：

图1示出了线阵相机的拍摄线和线阵光源的光线区域的相对位置关系与拍摄图像的亮度分布之间的关系。

图2示出了结合了图像采集装置的根据本发明的实施例的调准检测装置的立体示意图。

图3示出了未安装图像采集装置的根据本发明的实施例的调准检测装置的立体示意图。

图4示出了根据本发明的实施例的图像采集装置中的线阵相机和线型光源的安装示意图。

图5示出了根据本发明的实施例的调准检测装置中的成像目标和成像目标调整部件的立体示意图以及成像目标的局部放大图。

图6示出了根据本发明的实施例的调准检测装置中的成像目标调整部件的局部放大图。

图7示出了根据本发明的实施例的调准检测装置所采集的图像的视图。

具体实施方式

下面，将结合图2和图3来描述根据本发明的实施例的用于图像采集装置的调准检测装置的具体实施方式。

图2示出了结合了图像采集装置的根据本发明的实施例的调准检测装置100的立体示意图。图3示出了未安装图像采集装置10的根据本发明的实施例的调准检测装置100的立体示意图。图像采集装置10至少可以包括线阵相机和为线阵相机补光的线型光源，其中线阵相机和线型光源之间的相对位置关系可调节。如图2所示，调准检测装置100至少包括成像目标20和承载支架30。成像目标20设置为与图像采集装置10相对，使得图像采集装置10的线型光源射出的光线投射在成像目标20上。图像采集装置10以沿与成像目标20所在平面(即图3中所示的Y-Z平面)垂直的方向(即图3中所示的X轴方向)移动的方式设置在承载支架30上。成像目标20设置在承载支架30一端，并且成像目标20能够沿与X轴方向垂直的Y轴方向平移且能够在该成像目标所在平面(即Y-Z平面)内旋转。成像目标20具有不对图像采集装置10射出的光线进行反射的非反射区域21，以利用非反射区域21对图像采集装置10进行调焦和调准。

图4示出了根据本发明的实施例的图像采集装置10的安装示意图。如图4所示，图像采集装置10包括线阵相机11、为该线阵相机11补光的线型光源12和用于调整线阵相机11位置的相机调整部件13。其中，线型光源发出的光是可见光，并且线型光源例如可以是激光光源，或者其他适合的可见光线型光源。相机调整部件13用于对线阵相机11的位置进行调整，其能够在线型光源12的位置固定的情况下使得线阵相机11沿Y轴方向平移或者绕X轴方向旋转。具体地，相机调整部件13可以包括用于使得线阵相机11沿Y轴方向平移的平移调整机构以及用于线阵相机11绕X轴方向旋转的旋转调整机构。平移调整机构可以是通过齿轮齿条机构、曲柄滑块结构等机构或者其他能够实现直线运动的机构来实现。旋转调整机构够可以通过蜗轮-蜗杆机构或者齿轮-齿轮机构等能够实现旋转运动的机构来实现。相机调整部件13还可以包括与各个调整机构对应的改变线阵相机11的位置的操作机构(诸如旋钮等)和使得线阵相机11的位置固定的锁定机构(诸如锁紧螺栓)等。如图4所示，线阵相机11、线型光源12以及相机调整部件13共同安装在同一连接板上，从而可以成一整体地放置在承载支架30上。

根据上述实施例的图像采集装置10，可以在线型光源固定不动的情况下调整线阵相机的位置，从而改变线阵相机和线型光源之间的相对位置关系。根据其他实施例，图像采集装置还可以包括用于调整线型光源的位置的光源调整部件，从而可以通过调整线型光源的位置来调节线阵相机和线型光源之间的相对位置关系。

再次参考图2和图3，承载支架30可包括滑道31和与滑道31相配合的滑块32。图像采集装置10可以经由滑道31和滑块32的配合相对于成像目标20沿X轴方向移动。因此，图像采集装置10可以相对于成像目标20设定在预定距离处。

优选地，承载支架30还包括附装到滑块32的承载台33，其中图像采集装置10安装在该承载台33上。因此，放置在承载台33上的图像采集装置20可以通过滑块32和滑道31的配合沿X轴方向移动，从而与成像目标20保持预定距离。此外，图像采集装置10设置成相对于滑道的高度可调节，因此优选地，该承载台33相对于滑道31的高度是可调节的。

图5示出了根据本发明的实施例的调准检测装置100中的成像目标20的立体示意图以及局部放大示意图。图5中详细地示出了成像目标20的非反射区域21的结构。具体地，成像目标20与图像采集装置10相对的表面(该表面可以参考图3确定)为漫反射表面，但该表面包括不能对图像采集装置10的线型光源12射出的光线进行反射的非反射区域21。如图5所示，非反射区域21包括沿Z轴方向线性延伸的第一非反射区域211。具体地，第一非反射区域211是宽度大约为1mm的线型区域，并且在线阵相机11拍摄时显示为“黑线”。优选地，第一非反射区域211可以是粘贴或者绘制在成像目标20上的黑色线条图案，更优选地，第一非反射区域211可以是贯穿成像目标20的直线型狭缝或狭槽。此外，非反射区域21还可以包括在成像目标20所在平面内线性延伸且与该第一非反射区域211相交的第二非反射区域212。优选地，第二非反射区域212与第一非反射区域211垂直相交且具有多个(图1中示出了三个，也可以是一个)。与第一非反射区域211区域类似，第二非反射区域212是宽度大约为1mm的线型区域，并且第二非反射区域212可以是粘贴或者绘制在成像目标20上的黑色线条图案，并且优选地是贯穿成像目标20的直线型狭缝或狭槽。

调准检测装置100还包括成像目标调整部件40，其被安装到承载支架30的设置成像目标20的一端，用于调整成像目标20相对于图像采集装置10(即线阵相机11和线型光源12)的位置。换言之，成像目标调整部件40可以使成像目标20沿Y轴方向平移且可以使成像目标20在成像目标20所在平面(即Y-Z平面)内旋转。

图6示出了根据本发明的实施例的调准检测装置100中的成像目标调整部件40的局部放大图。如图5及图6所示，成像目标20连接到成像目标调整部件40。该成像目标调整部件40包括用于使成像目标20在成像目标所在平面内沿Y轴方向平移的平移调整机构41和用于使成像目标20在该成像目标所在平面内旋转的旋转调整机构42。

如图6所示，平移调整机构41包括齿条411、小齿轮(未示出)、平移调整旋钮413、平移锁紧螺栓414、滑块415和燕尾滑道416。旋转调整机构42包括蜗杆(未示出)、蜗轮422、蜗杆调整旋钮423、锁紧旋钮424、蜗轮蜗杆箱体425。此外，图6所示的平移调整机构41是通过齿轮-齿条机构以及滑道滑块机构来实现的，但根据本发明的其他实施例，平移调整机构41也可以采用曲柄滑块机构等能够实现直线运动的其他适合的结构。图6所示的旋转调整机构42是通过涡轮-蜗杆机构来实现的，但是根据本发明的其他实施例，旋转调整机构42也可以采用齿轮-齿轮机构等能够实现旋转运动的其他适合的机构。

下面，将对成像目标调整部件40的工作原理进行说明。

将安装有线阵相机11和线型光源12的图像采集装置10放置在承载台33上，使得线型光源12发出的光照射在成像目标20上。

通过调整旋钮423使蜗轮422旋转，从而带动成像目标20摆动使第一非反射区域211与线型光源12的光线区域平行，然后锁紧旋钮424。再调整旋钮413，使得小齿轮在齿条411上移动，带动滑块415在滑道416上移动，进而带动旋转调整机构42和成像目标20平移使第一非反射区域211位于线型光源12的光线区域的中央，然后锁紧螺栓414使成像目标20固定。下面，将描述利用调准检测装置100对图像采集装置10进行调焦的具体步骤。

首先，通过承载支架30沿X轴方向移动图像采集装置10，并且在距成像目标20的预定距离处固定图像采集装置10。

其次，打开线型光源12，通过成像目标调整部件40调整成像目标20的位置，使得线型光源12发出的光照射在成像目标20上的第二非反射区域212并使得成像目标20上的第一非反射区域211位于线型光源12的光线区域以外。

然后，通过线阵相机11连续拍摄成像目标20上的第二非反射区域212的图像，同时调整线阵相机11的焦距，直到所拍摄的第二非反射区域212的图像的边沿最清晰后固定该线阵相机11。此时，成像目标20位于线阵相机11的焦平面上。

下面，将基于上述调焦的结果来描述对图像采集装置10的线阵相机11的拍摄线和线型光源12的光线区域进行对准的具体步骤。

首先，利用成像目标调整部件40调整成像目标20的位置，使得线型光源12发出的光照射在成像目标20上并使得成像目标20上的第一非反射区域211位于线型光源12的光线区域内；通过调节成像目标调整部件40使第一非反射区域211与光线区域平行且位于光线区域的中央，之后锁定成像目标20的位置。

然后，调整图像采集装置10中的相机调整部件13，使得线阵相机11所拍摄的图像呈现两端亮中间暗的状态。该状态对应于线阵相机11的拍摄线在光线区域内且与第一非反射区域211交叉，图像中间暗的部分对应于拍摄线落在第一非反射区域211中的部分，如图5所示。接着，继续调整图像采集装置10中的相机调整部件13，使线阵相机11所拍摄的图像的中间暗区域向两端逐渐扩展最终得到全暗的图像。此时，线阵相机11的拍摄线全部落在第一非反射区域211内，且对准在线型光源12的光线区域的中央。之后，锁定相机调整部件13，完成对线阵相机和线型光源的调准。

此外，上述调准过程也可以用于检验已调准的线阵相机和线型光源。

因此，根据本发明的实施例的调准检测装置，通过在成像目标上设置直线型非反射区域作为标准，通过线阵相机所拍摄的该非反射区域的图像，能够准确地判断线阵相机的拍摄线是否对准在线型光源的光线区域的中央位置，从而能够对线阵相机和线型光源进行精确地调准。

此外，根据本发明的调准检测装置还可用于景深测试。即，在上述图像采集装置10按照预定距离完成调焦和调准后，可以基于调准检测装置100测量能够取得清晰图像的成像目标的前、后距离范围。接下来将参考图7来详细描述测量前、后景深的具体步骤。图7示出了图像采集装置10在景深测量过程中针对同一目标(即同一非反射区域)所拍摄的图像。

在预定距离处对图像采集装置10进行调焦后，沿滑道31移动滑块32，进而带动图像采集装置10沿X轴方向移动，以此增大图像采集装置10与成像目标20之间的距离，在线阵相机10所拍摄的图像开始变得模糊之前停止移动图像采集装置10。此时，图像采集装置10与成像目标20之间的距离为后景深。如图7(b)所示。

在预定距离处对图像采集装置10进行调焦后，沿滑道31移动滑块32，进而带动图像采集装置10沿X轴方向移动，以此减小图像采集装置10与成像目标20之间的距离，在线阵相机10所采集的图像开始变得模糊之前停止移动图像采集装置10。此时，图像采集装置10与成像目标20之间的距离为前景深。如图7(c)所示。

如前所述，尽管已经参考附图针对本发明的调准检测装置描述了一些示例性实施例，但是本发明不限于这些具体的实施方式，而可以有各种其他实施方式。

如前所述，尽管说明中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本发明的范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。

Claims (13)

1.一种用于线阵相机和线型光源的调准检测装置，其中所述线型光源用于为所述线阵相机补光，并且所述线阵相机和所述线型光源之间的相对位置关系是可调节的，所述调准检测装置包括：

成像目标，其设置为与所述线阵相机和所述线型光源两者相对，使得所述线型光源发出的光投射在所述成像目标上，其中所述线型光源发出的光为可见光；以及

承载支架，所述线阵相机和所述线型光源以沿与所述成像目标所在平面垂直的方向可成整体地移动的方式设置在所述承载支架上，其中，

所述成像目标设置在所述承载支架的一端，并且能够在所述成像目标所在平面内沿水平方向移动且能够在所述平面内旋转，并且

所述成像目标具有不对所述线型光源发出的光进行反射的第一非反射区域。

2.根据权利要求1所述的调准检测装置，其中，所述第一非反射区域在所述成像目标所在平面内沿竖直方向线性延伸。

3.根据权利要求2所述的调准检测装置，其中，

所述线阵相机所拍摄的所述成像目标的第一非反射区域的图像用于调整所述线阵相机的位置。

4.根据权利要求3所述的调准检测装置，其中，

所述线阵相机的位置被调整为使得所述线阵相机所拍摄的所述成像目标的所述第一非反射区域的图像为全暗图像。

5.根据权利要求1或2所述的调准检测装置，其中，

所述成像目标还包括在所述成像目标所在平面内沿水平方向线性延伸且与所述第一非反射区域相交的第二非反射区域。

6.根据权利要求5所述的调准检测装置，其中，

所述第一非反射区域和第二非反射区域为贯穿所述成像目标的直线型狭缝或狭槽，或者粘贴或绘制在所述成像目标上的直线型黑色图案。

7.根据权利要求6所述的调准检测装置，其中，

所述第二非反射区域为一个或多个。

8.根据权利要求1-4以及6-7中任一项所述的调准检测装置，还包括：

成像目标调整部件，其被安装到所述承载支架的设置所述成像目标的一端，用于改变所述成像目标与所述线阵相机和所述线型光源的相对位置关系。

9.根据权利要求8所述的调准检测装置，其中，

所述成像目标调整部件包括用于使所述成像目标沿所述成像目标所在平面的水平方向移动的平移调整机构和用于使所述成像目标在所述成像目标所在平面内旋转的旋转调整机构。

10.根据权利要求1-4、6-7和9中任一项所述的调准检测装置，还包括：

布置在所述承载支架上的滑道以及与所述滑道配合的滑块，所述线阵相机和所述线型光源经由所述滑道和所述滑块的配合沿垂直于所述成像目标所在平面的方向成整体地移动。

11.根据权利要求10所述的调准检测装置，其中，

所述线阵相机和所述线型光源经由承载台附装到所述滑块上。

12.根据权利要求11所述的调准检测装置，其中，

所述线阵相机和所述线型光源成整体地放置在所述承载台上。

13.根据权利要求10所述的调准检测装置，其中，

所述线阵相机和所述线型光源相对于所述滑道的高度是可调节的。