CN106643499A - 面向多种测量特征的结构光视觉传感器 - Google Patents

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CN106643499A CN201611236747.2A CN201611236747A CN106643499A CN 106643499 A CN106643499 A CN 106643499A CN 201611236747 A CN201611236747 A CN 201611236747A CN 106643499 A CN106643499 A CN 106643499A
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郭磊
张宾
吕猛
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

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Abstract

本发明公开一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器，包括壳体(1)和安装在壳体(1)内部的激光器(2)和相机(3)，所述壳体(1)的下部与激光器(2)和相机(3)对应的位置处均设有透光孔(4)，所述相机光轴(6)与激光器光轴(5)的夹角θ为25°～65°，所述激光器(2)为丰字形激光器，所述相机光轴(6)与所述激光器(2)的中间光平面的夹角为45°；可以实现多种特征的测量；结构简单，成本低，可用于大批量、高精度现场测量应用。

Description

面向多种测量特征的结构光视觉传感器
技术领域
本发明属于光学传感器技术领域，特别涉及一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器。
背景技术
视觉测量技术是现代工业现场检测的关键技术，已广泛应用于汽车制造、航天装配、质量监控等领域。视觉传感器是视觉测量系统信息的直接来源，由图像传感器和光投射器以及其它辅助设备组成，它的主要功能是获取视觉测量系统的最原始图像。目前，针对不同的测量特征，如形面、圆孔、棱线和圆柱等存在不同的视觉传感器(单光条结构光传感器和多光条结构光传感器等)，它们在工作原理和校准方法上各有不同，而且结构上没有统一性，组件也没有互换性，不符合多视觉传感器组合系统应用的需求。因此，如果系统需要对多个不同测量对象实现测量，传感器从制造、安装到校准没有统一的标准，增加了系统建立的成本和复杂性，同时也降低了系统的可维护性。
现有视觉传感器都是针对特定的被测对象而设计，如单光条结构光传感器采用一个摄像机，与单个半导体激光器构成三角测量，实现棱线特征的测量；多光条结构光传感器采用一个摄像机，与多个半导体激光器构成三角测量，实现自由形面测量。现代加工制造过程中，一个零部件通常同时包含圆孔、棱线、圆柱和形面等多个被测对象，现有的传感器功能单一，不能满足高效率、高精度的现场测量需求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器，能够对同一零件的不同测量特征的被测对象进行测量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：面向多种测量特征的结构光视觉传感器，包括壳体和安装在壳体内部的激光器和相机；所述壳体下部与激光器和相机对应的位置处均设有透光孔，所述相机光轴与激光器光轴的夹角θ为25°～65°，所述激光器为丰字形激光器，所述相机的光轴与所述激光器的中间光平面的夹角为45°。
作为优选，所述相机光轴与激光器光轴的夹角θ为40°。
作为优选，所述激光器对应的透光孔安装透明玻璃。
作为优选，所述相机对应的透光孔安装滤光片，该滤光片只能使激光器所发出的波长的光透过。
作为优选，所述激光器为丰字型激光器，激光器的光条中，包含有平行和垂直分布的激光，以同时获取两个方向的测量信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过采用丰字形的激光器作为光传感器，可以实现多种特征的测量；解决了视觉测量应用中多视觉传感器标定统一的问题；集成多种测量功能，结构简单，成本低，可用于大批量、高精度现场测量应用。
附图说明
图1是本发明中的面向多种测量特征的结构光视觉传感器的结构示意图；
图2是本发明中的面向多种测量特征的结构光视觉传感器的壳体的结构示意图；
图3是本发明中的面向多种测量特征的结构光视觉传感器的光平面示意图；
图4是本发明中的面向多种测量特征的结构光视觉传感器的光轴示意图；
图5是本发明中的面向多种测量特征的结构光视觉传感器的丰字形激光测量图；
1-壳体；2-激光器；3-相机；4-透光孔；5-激光器光轴；6-相机光轴。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图与具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
本实施例公开一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器，如图1至图4所示，其包括壳体1和安装在壳体1内部的相机3和激光器2，壳体1的下部与相机3和激光器2对应的位置处均设有透光孔4，相机光轴6与激光器光轴5的夹角θ为40°，激光器2为丰字形激光器，相机光轴6与所述激光器2的中间光平面的夹角为45°。
本实施例中，激光器2所发出的光的波长为650nm，激光器2的光条中，包含有平行和垂直分布的激光，以同时获取两个方向的测量信息。
本实施例中，激光器2对应的透光孔6安装透明玻璃，保护激光器2。
本实施例中，相机3对应的透光孔6安装滤光片，滤光片只能使波长为650nm的光透过，使得相机3拍摄到的图像只捕捉到激光器2所发出的光，排除环境光的干扰。
实施例2
本实施例公开一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器，如图1至图4所示，其包括壳体1和安装在壳体1内部的相机3和激光器2，壳体1的下部与相机3和激光器2对应的位置处均设有透光孔4，相机光轴6与激光器光轴5的夹角θ为25°，激光器2为丰字形激光器，相机光轴6与所述激光器2的中间光平面的夹角为45°。
本实施例中，激光器2所发出的光的波长为400nm，激光器2的光条中，包含有平行和垂直分布的激光，以同时获取两个方向的测量信息。
本实施例中，激光器2对应的透光孔6安装透明玻璃，保护激光器2。
本实施例中，相机3对应的透光孔6安装滤光片，滤光片只能使波长为400nm的光透过，使得相机3拍摄到的图像只捕捉到激光器2所发出的光，排除环境光的干扰。
实施例3
本实施例公开一种面向多种测量特征的结构光视觉传感器，如图1至图4所示，其包括壳体1和安装在壳体1内部的相机3和激光器2，壳体1的下部与相机3和激光器2对应的位置处均设有透光孔4，相机光轴6与激光器光轴5的夹角θ为65°，激光器2为丰字形激光器，相机光轴6与所述激光器2的中间光平面的夹角为45°。
本实施例中，激光器2所发出的光的波长为750nm，激光器2的光条中，包含有平行和垂直分布的激光，以同时获取两个方向的测量信息。
本实施例中，激光器2对应的透光孔6安装透明玻璃，保护激光器2。
本实施例中，相机3对应的透光孔6安装滤光片，滤光片只能使波长为750nm的光透过，使得相机3拍摄到的图像只捕捉到激光器2所发出的光，排除环境光的干扰。
本发明所获得的测量图像如图5所示，本发明采用三角测量(三角测量是指相机光轴6、激光器光轴5及相机与激光器的联系形成一个三角形)，以图5中的腰孔特征测量为例，单光条结构光传感器在进行测量时，只能测量单光条与腰孔的两个交点，无法同时获取腰孔的长轴、短轴和中心信息；多光条结构光传感器在测量腰孔特征时，由于光条平行分布，也只能获取长轴或短轴中的一个信息；本实施例借助于平行垂直分布的丰字型激光器，并使用相机3进行拍摄，可获得腰孔的长轴和短轴信息，多点拟合可获取腰孔的中心位置，实现对腰孔的测量。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.面向多种测量特征的结构光视觉传感器，包括壳体(1)和安装在壳体(1)内部的激光器(2)和相机(3)，其特征在于，所述壳体(1)的下部与激光器(2)和相机(3)对应的位置处均设有透光孔(4)，所述相机光轴(6)与激光器光轴(5)的夹角θ为25°～65°，所述激光器(2)为丰字形激光器，所述相机光轴(6)与所述激光器(2)的中间光平面的夹角为45°。
2.根据权利要求1所述的面向多种测量特征的结构光视觉传感器，其特征在于，所述激光器(2)的光条中，包含有平行和垂直分布的激光，以同时获取两个方向的测量信息。
3.根据权利要求1所述的面向多种测量特征的结构光视觉传感器，其特征在于，所述激光器(2)对应的透光孔(4)安装透明玻璃。
4.根据权利要求1所述的面向多种测量特征的结构光视觉传感器，其特征在于，所述相机(3)对应的透光孔(4)安装滤光片，所述滤光片只能使激光器(2)所发出的波长的光透过。
5.根据权利要求1所述的面向多种测量特征的结构光视觉传感器，其特征在于，所述相机光轴(6)与激光器光轴(5)的夹角θ优选为40°。
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