CN109061609B - Tof模组标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种TOF模组标定装置及方法。该装置包括控制器、多个标定板和与多个标定板对应设置的多个转动机构;各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的预设水平距离不同;控制器,控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴。本发明可精确高效的对TOF模组进行标定。

Description

TOF模组标定装置及方法
技术领域
本发明涉及测量领域。更具体地,涉及一种TOF模组标定装置及方法。
背景技术
TOF(Time of flight)模组是一种双向测距模组,其工作原理是向目标连续出射光脉冲信号(通常为红外光脉冲信号),并接收由目标反射的光脉冲信号,通过探测光脉冲信号的往返飞行时间来测量目标的距离,输出目标距离数据。TOF模组作为一种主流的3D摄像头模组,越来越受到重视。
TOF模组由于受光出射功率的影响,距目标的距离越远则光脉冲信号的功率衰减越大,因此,对于不同距离的目标,TOF模组得到的测量距离与目标的实际距离之间存在的误差是非线性的。所以,在对TOF模组进行距离标定的时候,会采用针对不同距离的分段标定。
现有的TOF模组标定装置通常采用在水平导轨上设置标定板,通过标定板在水平导轨的滑动实现标定板与TOF模组之间产生不同的预设距离,通过实际测量得到每一个标定位置的实际距离,再读取TOF模组基于处于各标定位置的标定板的反射光信号所输出的距离数据,得到TOF模组对于每一个标定位置的测量距离,通过测量距离与实际距离的比较得到每一个实际距离的标定结果。
现有的TOF模组标定装置存在以下问题:(1)水平导轨越长,对于其平整度的要求越高,标定装置的成本造价较高;(2)对于标定板在水平导轨的滑动的控制精度提出了很高的要求,实际操作中精度较低,标定精度较低;(3)如果标定的距离范围较大则标定板在水平导轨的滑动时间就会较长,另外每次标定过程只能针对一个TOF模组,标定效率较低。
因此,需要提供一种可精确高效的对TOF模组进行标定的TOF模组标定装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可精确高效的对TOF模组进行标定的TOF模组标定装置及方法。
为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
本发明第一方面提供了一种TOF模组标定装置,包括控制器、多个标定板和与多个标定板对应设置的多个转动机构;
各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的预设水平距离不同;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴。
优选地,所述待标定TOF模组包括出光光轴相互平行的多个待标定TOF模组,所述多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
优选地,所述多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
优选地,所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
优选地,所述转动机构包括固定部、传动部和电机;
所述固定部用于固定标定板;
所述控制器,控制电机通过传动部和固定部带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
优选地,所述电机为步进式电机。
本发明第二方面提供了一种TOF模组标定方法,包括:
设置多个标定板和与多个标定板对应的多个转动机构,各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的水平距离不同;
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴。
优选地,所述待标定TOF模组包括出光光轴平行的多个待标定TOF模组,所述多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
该方法还包括:
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
优选地,所述多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内,
该方法还包括:
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
优选地,该方法还包括:控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动本发明的有益效果如下:
本发明所述技术方案可精确高效的对TOF模组进行标定。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明;
图1示出本发明实施例提供的TOF模组标定装置在一次标定过程中对两个待标定TOF模组进行标定的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的一个实施例提供了一种TOF模组标定装置,包括控制器、多个标定板和与多个标定板对应设置的多个转动机构;
各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的预设水平距离不同;
控制器,控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴。
本实施例提供的TOF模组标定装置,在距待标定TOF模组的不同的已知预设水平距离的多个标定位置设置多个标定板,各标定板在转动机构的带动下进行转动,使其通过转动位于或不位于待标定TOF模组出光光轴,通过控制器控制转动机构带动各标定板的转动,可使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴,进而使得TOF模组在每一标定时刻基于处于一个标定位置的标定板的反射光信号输出距离数据。之后可通过上位机等设备,接收待标定TOF模组基于各标定板的反射光信号所输出距离数据,得到TOF模组对于每一个标定板的测量距离,再将测量距离与对应的标定板与待标定TOF模组的已知的预设水平距离进行比较,即可得到待标定TOF模组对于各预设水平距离的标定结果。本实施例提供的TOF模组标定装置,标定板距待标定TOF模组的水平距离固定,标定板不需要在水平导轨上移动,只需要通过转动机构带动标定板转动即可完成标定过程,标定精度高且标度速度快,可精确高效的对待标定TOF模组进行标定。需要说明的是,如果设定为以距待标定TOF模组由近至远的预设水平距离依次标定,也可先使得所有标定板分别位于待标定TOF模组出光光轴,通过控制器依次控制距待标定TOF模组由近至远的转动机构带动距待标定TOF模组由近至远的标定板在各标定时刻依次转动以依次离开待标定TOF模组出光光轴的方式实现对各预设水平距离的标定。
综上,本实施例提供的TOF模组标定装置不需设置水平导轨,标定速度快,标定效率高,且避免了由于水平导轨的平整度不高导致的标定板移动到不同标定位置时出现高度误差。
在本实施例的一些可选的实现方式中,待标定TOF模组包括出光光轴相互平行的多个待标定TOF模组,多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
控制器,控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
采用这样的方式,本实施例提供的TOF模组标定装置可在一次标定过程中对多个待标定TOF模组进行标定,标定效率可大幅提高。
在本实施例的一些可选的实现方式中,多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
控制器,控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
采用这样的方式,控制器易于控制转动机构的转动,转动过程更精确平稳。其中,每次步进式水平转动的转动角度,根据各标定板预设位置的实际情况设定。另外,转动速度也可根据对平稳性要求更高还是对速度要求更高等不同实际需求设定。
在本实施例的一些可选的实现方式中控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。采用这样的方式,控制器更加易于控制转动机构的转动,可通过调整控制器向转动机构发送的脉冲控制信号,在每一标定时刻使标定板停止转动,进而提高标定的精确性和平稳性。其中,每次步进式水平转动的转动角度,根据多个待标定TOF模组周向均布的位置的实际情况设定。
在本实施例的一些可选的实现方式中,转动机构包括固定部、传动部和电机;
所述固定部用于固定标定板;
所述控制器,控制电机通过传动部和固定部带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
在本实施例的一些可选的实现方式中,电机为步进式电机。步进式电机可提高控制器输出的脉冲控制信号的允许误差范围,只要脉冲控制信号在一定的允许范围以内,不同电压的脉冲控制信号驱动步进式电机转动的角度是相同的。
下面以两个待标定TOF模组和两个标定板为例对本实施例提供的TOF模组标定装置的标定过程作进一步地说明。
如图1所示,本示例中,待标定TOF模组为TOF模组M和TOF模组N,TOF模组标定装置包括标定板P和标定板P’。
其中,TOF模组M和TOF模组N的出光光轴分别平行于直角坐标系的ZC轴,TOF模组M布置在YC轴的正向,TOF模组N布置在YC轴的负向,且TOF模组M和TOF模组N距原点OC的距离相同,即TOF模组M和TOF模组周向均布在XC轴和YC轴构成的平面内。需要说明的是,由于TOF模组M和TOF模组N的出光光轴平行,TOF模组M和TOF模组N之间距离过近的话两者出射的光信号之间可能会存在相互干扰,影响标定精度,因此TOF模组M和TOF模组N之间的距离不宜过近。
在当前标定时刻,先使标定板P位于该TOF模组M的出光光轴,标定板P’位于该TOF模组N的出光光轴;TOF模组M基于标定板P的反射光信号输出距离数据,可得到TOF模组M对于标定板P的测量距离,同时,TOF模组N基于标定板P’的反射光信号输出距离数据,可得到TOF模组N对于标定板P’的测量距离;
在下一标定时刻,通过控制器控制标定板P的转动机构带动标定板P以ZC轴进行转动,并控制标定板P’的转动机构带动标定板P’以ZC轴进行转动,使标定板P位于该TOF模组N的出光光轴,标定板P’位于该TOF模组M的出光光轴;TOF模组N基于标定板P的反射光信号输出距离数据,可得到TOF模组N对于标定板P的测量距离,同时,TOF模组M基于标定板P’的反射光信号输出距离数据,可得到TOF模组M对于标定板P’的测量距离。
这样,在包含两个标定时刻的标定过程中,通过标定板P和标定板P’分别进行一次转动即可得到TOF模组M和TOF模组N对两个标定板的测量距离。
本发明的另一个实施例提供了一种TOF模组标定方法,包括:
设置多个标定板和与多个标定板对应的多个转动机构,各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的水平距离不同;
控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴。
本实施例提供的TOF模组标定方法不需设置水平导轨,标定速度快,标定效率高,且避免了由于水平导轨的平整度不高导致的标定板移动到不同标定位置时出现高度误差。
在本实施例的一些可选的实现方式中,待标定TOF模组包括出光光轴平行的多个待标定TOF模组,多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
本实施例提供的TOF模组标定方法还包括:
控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
采用这样的方式,本实施例提供的TOF模组标定方法可在一次标定过程中对多个待标定TOF模组进行标定,标定效率可大幅提高。
在本实施例的一些可选的实现方式中,多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内,多个待标定TOF模组发射的激光之间要做到相互不干扰。
本实施例提供的TOF模组标定方法还包括:
控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
采用这样的方式,易于控制转动机构的转动,转动过程更精确平稳。
在本实施例的一些可选的实现方式中,本实施例提供的TOF模组标定方法还包括:控制转动机构带动标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。采用这样的方式,更加易于控制转动机构的转动,可通过调整向转动机构发送的脉冲控制信号,在每一标定时刻使标定板停止转动,进而提高标定的精确性和平稳性。
需要说明的是,本实施例提供的TOF模组标定方法与前述实施例提供的TOF模组标定装置的工作流程相似,相关之处可以参照上述说明,在此不再赘述。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是,在本发明的描述中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于本领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种TOF模组标定装置,其特征在于,包括控制器、多个标定板和与多个标定板对应设置的多个转动机构;
各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的预设水平距离不同;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴;
其中,所述待标定TOF模组包括出光光轴相互平行的多个待标定TOF模组,所述多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
2.根据权利要求1所述的TOF模组标定装置,其特征在于,所述多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
3.根据权利要求2所述的TOF模组标定装置,其特征在于,所述控制器,控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
4.根据权利要求3所述的TOF模组标定装置,其特征在于,所述转动机构包括固定部、传动部和电机;
所述固定部用于固定标定板;
所述控制器,控制电机通过传动部和固定部带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
5.根据权利要求4所述的TOF模组标定装置,其特征在于,所述电机为步进式电机。
6.一种TOF模组标定方法,其特征在于,包括:
设置多个标定板和与多个标定板对应的多个转动机构,各标定板分别垂直于待标定TOF模组出光光轴且各标定板与待标定TOF模组的水平距离不同;
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,有且仅有一个标定板位于待标定TOF模组出光光轴;
其中,所述待标定TOF模组包括出光光轴平行的多个待标定TOF模组,所述多个待标定TOF模组布置在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内;
该方法还包括:
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴的轴进行转动,使得在每一标定时刻,对于每一待标定TOF模组有且仅有一个标定板位于该待标定TOF模组出光光轴。
7.根据权利要求6所述的TOF模组标定方法,其特征在于,所述多个待标定TOF模组周向均布在与待标定TOF模组出光光轴垂直的同一平面内,
该方法还包括:
控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行转动。
8.根据权利要求7所述的TOF模组标定方法,其特征在于,该方法还包括:控制转动机构带动所述标定板以平行于待标定TOF模组出光光轴且穿过各待标定TOF模组之间中心点的轴进行步进式转动。
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