CN109151456A - 高速相机对焦片状激光平面的标定板及对焦方法 - Google Patents

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Abstract

一种高速相机对焦片状激光平面的标定板及对焦方法，标定板由9层相同尺寸玻璃板构成，由螺栓螺母相互固定，每层玻璃板上刻有不同的数字。标定板表层有超过1/2的面积呈现激光光亮时，标定板表层与片状激光平面重合。通过高速相机图像显示数字的异同，调节相机角度完成焦平面与标定板平面平行。完成高速相机的焦平面与片状激光平面对焦。

Description

高速相机对焦片状激光平面的标定板及对焦方法
技术领域
本发明涉及流动显示技术领域，具体是一种高速相机对焦片状激光平面的标定板及对焦方法。
背景技术
流动显示技术作为实验手段分析流场结构起着重要作用。高速相机与激光器的联合使用有效地提高了成像技术的空间分辨率。然而激光器所产生的片光作为一种非实体存在介质，高速相机很难精准对焦调节，所拍摄的非精准对焦的图片会产生大量虚像以及噪声背景，极大影响对精细结构的捕捉，是制约高速相机与片状激光在流场显示技术中联合使用的主要因素。
目前所使用的标定板多为单点对焦标定板。标定板平面等效替代激光器片光平面，高速相机可以单点对焦于标定板某处，实现相机对激光平面的对焦调节。实际结果却并不让人满意，主要表现在：图像焦距定位不准，单点对焦只能保证图像上某点图像清晰显示，而整幅图像模糊，激光平面与高速相机焦距面并未完全重合。
有鉴于此，本发明集中于标定板的结构设计和操作流程设计，有效解决高速相机对焦与片状激光平面的问题，将进一步推进高速相机和激光器联合使用在流动显示技术的发展，特别是流场结构分析技术的实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速相机对焦片状激光平面的标定板及对焦方法，实现高速相机调节焦距平面与片状激光平面重合。
为了实现这个目的，本发明的技术方案如下：
一种高速相机对焦片状激光平面的标定板，其特点在于包括9块尺寸相同高透玻璃板依次重叠排列并通过螺钉固定而成，每层玻璃板上平均划分成6乘6的36个数字组，每个数字组又平均划分3乘3的9个网格，每层玻璃板上刻有相同的数字，自上而下依次是“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”，9块玻璃板相同的数字组填写在不同的网格中，每层玻璃板的数字排列方式成中轴线对称；远离中心轴的数字小于靠近中心轴的数字，上层的数字小于下一层的数字。
利用上述高速相机对焦片状激光平面的标定板进行高速相机与片状激光平面对焦的方法，该方法包括下列步骤：
1)采用水平仪调整实验平面与相机的水平面；
2)调整激光器触发的片状激光照射到指定实验平面；
3)触发片状激光，放置并调整标定板，直到第“1”层标定板底部超过1/2的面积呈现激光光亮；
4)调整高速相机焦距，将相机焦距调节到标定板范围内，观察相机拍摄图像，比较图像左右两端数字大小，当右侧数字大于左侧数字时，逆时针旋转相机；当左侧数字大于右侧数字时，顺时针旋转相机，一直调节到图像显示的左右端数字相同；
5)调整相机焦距到第“1”层标定板平面，完成高速相机的焦平面与片状激光平面对焦。
本发明的技术效果如下：
1)层叠放置的数字避免了相互之间影响；远离中心轴的数字放在表层，靠近中心轴的数字放在底层，有效的避免了透视原理影响前后排数字的相互影响。
2)在实施方案中标定板定位片状激光平面，其中标定板平面与激光平面重合时，标定板呈现大面积的激光光亮。高速相机焦距平面平行于标定板平面，其中相机的焦距平面平行于标定板时，相机图像左右两部分清晰数字相同；相机的焦距平面不平行于标定板时，相机图像左右两部分清晰数字相异。
与现有技术相比，本发明通过高速相机焦距平面能够精准的与非实体的片状激光平面重合，实现高速相机与片状激光平面对焦。
附图说明
图1为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板的三维立体图
图2为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板的正视图
图3为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板1号板正视图
图4为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板2号板正视图
图5为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板3号板正视图
图6为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板4号板正视图
图7为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板5号板正视图
图8为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板6号板正视图
图9为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板7号板正视图
图10为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板8号板正视图
图11为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板9号板正视图
图12为本发明高速相机与高速相机对焦片状激光平面标定板的对焦示意图
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2，图1为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板的三维立体图，图2为本发明高速相机对焦片状激光平面标定板的正视图，由图可见，本发明高速相机对焦片状激光平面的标定板实施例，包括9块尺寸相同高透玻璃板依次重叠排列并通过螺钉固定而成，每层玻璃板上平均划分成6乘6的36个数字组，每个数字组又平均划分3乘3的9个网格，每层玻璃板上刻有相同的数字，自上而下依次是“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”，参见图3至图11，9块玻璃板相同的数字组填写在不同的网格中，每层玻璃板的数字排列方式成中轴线对称；远离中心轴的数字小于靠近中心轴的数字，上层的数字小于下层的数字。
在顶端中心处与底部两足处通过螺栓螺母3固定连接如图1所示。正面视图如图2所示。刻在九层玻璃表面的数字前后没有重合再一起，在标定时不会产生数字相互重叠的影响。利用本发明高速相机对焦片状激光平面标定板进行的高速相机的焦平面与片状激光平面的对焦方法如下：
(1)标定板的“1”层玻璃表面显示激光平面的所在位置。当激光片光照射时，调整标定板位置，当标定板底部超过1/2的面积呈现激光光亮时，则证明此时激光平面与标定板“1”层玻璃面相互重叠。
(2)相机对焦在标定板某一层玻璃表面时，可以保证相机焦距平面与标定板平面平行。如图12(左)所示，高速相机的焦平面(即相机镜头平面)与标定板平面不平行时，图像的左右两个部分所显示的数字不同。如图12(右)所示，调整相机角度并显示的图像左右两部分数字相同时，则高速相机的焦平面与标定板平面平行。
(3)调整焦距，将定位在非“1”层的焦平面调整到“1”平面，此时高速相机的焦平面与激光片光平面重合。
具体流程可以做以下简述：
(1)采用水平仪调整实验平面与相机的水平面；
(2)调整激光器触发的片状激光照射到指定实验平面；
(3)触发片状激光，放置并调整标定板，直到第“1”层标定板底部超过1/2的面积呈现激光光亮；
(4)调整相机焦距，将相机焦距调节到标定板范围内。观察相机拍摄图像，比较图像左右两端数字大小。当右侧数字大于左侧数字时，逆时针旋转相机；当左侧数字大于右侧数字时，顺时针旋转相机，一直调节到图像显示的左右端数字相同；
(5)调整相机焦距到第“1”层标定板平面。完成高速相机的焦平面与片状激光平面对焦。

Claims (2)

1.一种高速相机对焦片状激光平面的标定板，其特征在于包括9块尺寸相同高透玻璃板依次重叠排列并通过螺钉固定而成，每层玻璃板上平均划分成6乘6的36个数字组，每个数字组又平均划分3乘3的9个网格，每层玻璃板上刻有相同的数字，自上而下依次是“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”，9块玻璃板相同的数字组填写在不同的网格中，每层玻璃板的数字排列方式成中轴线对称；远离中心轴的数字小于靠近中心轴的数字，上层的数字小于下层的数字。
2.利用权利要求1所述的高速相机对焦片状激光平面的标定板进行高速相机焦平面与片状激光平面对焦的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
1)采用水平仪调整实验平面与相机的水平面；
2)调整激光器触发的片状激光照射到指定实验平面；
3)触发片状激光，放置并调整标定板，直到第“1”层标定板底部超过1/2的面积呈现激光光亮；
4)调整高速相机焦距，将相机焦距调节到标定板范围内，观察相机拍摄图像，比较图像左右两端数字大小，当右侧数字大于左侧数字时，逆时针旋转相机；当左侧数字大于右侧数字时，顺时针旋转相机，一直调节到图像显示的左右端数字相同；
5)调整相机焦距到第“1”层标定板平面，完成高速相机的焦平面与片状激光平面对焦。。
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