CN110149463A - 一种携带转站测量靶物的手持式线结构光相机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种携带转站测量靶物的手持式线结构光相机。所述的带靶物的线结构光相机主要包括靶球（1）、靶球固定支架（2）、手柄支架（3）、手柄（4）、相机外壳（5）、线缆孔（6）、CCD相机（7）、镜头（8）、线激光器（10）、线激光器固定架（10）。使用前需要先标定线结构光相机以及线结构光相机和转站测量靶物的相对关系。使用时，将激光线对准待测物，由双目视觉测量系统触发线结构光相机采集图像，同时双目相机采集靶物图像，最后经过计算得到待测物在双目视觉测量系统坐标系下的数据。靶球固定支架的设计有利于双目视觉测量系统采集和匹配靶球，手柄设计有利于工作人员手持使用。

Description

一种携带转站测量靶物的手持式线结构光相机
技术领域
本发明属于视觉检测技术领域，涉及一种携带转站测量靶物的手持式线结构光相机。
背景技术
在大尺寸工件的测量中，由于工件体积大，隐藏特征多，不易搬运等问题，在实际测量时需要借助辅助测量工具来进行转站测量，以完成测量任务。在双目视觉测量系统中，常用的辅助测量工具为光笔式视觉靶物，这种测量方式热稳定性好、测量精度较高，但是为接触式测量方法，且一次只能测量一个点的坐标，测量过程比较复杂。针对光笔式测量方法的不足，本发明提出了一种结构光非接触式的测量工具。
发明内容
本发明的目的在于针对光笔式测量方式的不足，提出了一种基于结构光非接触式的携带转站测量靶物的手持式线结构光相机，该测量工具可实现非接触式测量，并且一次可采集一行坐标，在保证测量精度的同时，极大的降低了测量过程的复杂程度。
为达到上述目的，本发明的构思是：首先构建一套线结构光相机，线结构光相机是基于激光三角法原理，其工作过程为：固定在传感器中线状激光器投射出光条形成一个光平面，线结构光被待测特征的空间位置所调制，固定在传感器中的摄像机拍摄带光条的被测特征，通过图像处理，可以获得被测特征的几何信息。
然后设计转站测量靶物，将靶物安装在线结构光相机上，标定线结构光相机与靶物的相对关系，最终完成一套携带转站测量靶物的手持式线结构光相机。在实际测量时，双目视觉测量系统触发线结构光相机拍摄待测特征，同时双目相机拍摄安装在线结构光相机上的转站测量靶物，由于已经标定了线结构光相机与靶物的相对关系，所以线结构光相机坐标系下的坐标可以转换到靶物坐标系，最后转换到双目视觉测量系统坐标系下。为方便工作人员使用线结构光相机，本发明在相机壳体上设计了手柄，以方便工作人员手持测量。
所述的线结构光相机包括CCD相机、镜头、线激光器以及相机外壳。
所述的转站测量靶物包括3个靶球、靶球固定支架。
本发明根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
本发明由转站测量靶物单元、手持单元和测量单元三部分组成，通过螺栓连接在一起，以测量单元为主体，转站测量靶物单元安装在测量单元前部，便于实际测量时，双目视觉测量系统采集识别靶物；手持单元安装在测量单元上部，便于实际测量时手持操作；测量单元在实际工作前需进行线结构光相机标定，得到相机的内外参数及光平面方程，重建基于线结构光相机坐标系下的待测物体的三维坐标；转站测量靶物单元在实际工作前需进行标定，以获得线结构光相机与靶物的相对关系，继而将线结构光相机坐标系下的待测物体的三维坐标转换到双目视觉测量系统坐标系下；在实际使用时，工作人员手持线结构光相机，将激光线对准待测物，由双目视觉测量系统触发线结构光相机采集图像，同时双目相机采集靶物图像，最后经过计算得到待测物在双目视觉测量系统坐标系下的数据。
与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：
1、本发明结构简单，使用方便；
2、本发明为非接触式测量方法，可以在不接触工件的条件下完成测量；
3、本发明可以实现一次采集获取多个数据，提高测量的速度。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明整体结构主视图。
图3是本发明整体结构俯视图。
图4是本发明整体结构左视图。
图中1-靶球；2-靶球固定支架；3-手柄支架；4-手柄；5-相机外壳；6-线缆孔；7-CCD相机；8-镜头；9-线激光器；10-线激光器固定架；11-CCD相机安装孔；12-线激光器固定架安装孔。
具体实施方式
为便于理解本发明，下面将参照附图对本发明的具体实施方式进行全面的描述。
结合图1，本发明整体机构示意图。线结构光相机核心部分由CCD相机、镜头及线激光器组成，镜头安装在CCD相机上，线激光器由线激光器固定架固定。如图2，CCD相机与线激光器固定架通过螺栓固定在相机壳体侧面板上，CCD相机使用USB3.0接口，供电与数据传输为一根线缆，此线缆与线激光器电源线通过相机壳体上的线缆孔与外部双目视觉测量系统连接，如此设计可以使相机壳体紧凑，节省空间。线结构光相机在使用前，需要先标定CCD相机以及线激光器光平面，如此完成线结构光相机标定。
结合图1，转站测量靶物安装在线结构光相机前端，这样有利于双目视觉测量系统对转站测量靶物的采集识别。三个靶物呈钝角三角形分布，且三边距离不等，这样有利于三个靶物在单幅图像中的位置匹配，提高匹配速度和准确度。
结合图1，为方便工作人员手持线结构光相机，设计了手柄。手柄距离线结构光相机顶板的高度设计，通过测量普通人握拳时手部空间进行优化得出，更符合人机工程学原理。手柄实际附带手柄套，增加手持的舒适感。

Claims (4)

1.一种携带转站测量靶物的手持式线结构光相机，包括转站测量靶物单元（Ⅰ）、手持单元（Ⅱ）和测量单元（Ⅲ），其特征在于：转站测量靶物单元（Ⅰ）、手持单元（Ⅱ）和测量单元（Ⅲ）通过螺栓连接在一起，以测量单元（Ⅲ）为主体，转站测量靶物单元（Ⅰ）安装在测量单元（Ⅲ）前部，便于实际测量时，双目视觉测量系统采集识别靶物；手持单元（Ⅱ）安装在测量单元（Ⅲ）上部，便于实际测量时手持操作；测量单元（Ⅲ）在实际工作前需进行线结构光相机标定，得到相机的内外参数及光平面方程，重建基于线结构光相机坐标系下的待测物体的三维坐标；转站测量靶物单元（Ⅰ）在实际工作前需进行标定，以获得线结构光相机与靶物的相对关系，继而将线结构光相机坐标系下的待测物体的三维坐标转换到双目视觉测量系统坐标系下；在实际使用时，工作人员手持线结构光相机，将激光线对准待测物，由双目视觉测量系统触发线结构光相机采集图像，同时双目相机采集靶物图像，最后经过计算得到待测物在双目视觉测量系统坐标系下的数据。
2.根据权利要求1所述的携带转站测量靶物的手持式线结构光相机，其特征在于：所述转站测量靶物单元（Ⅰ）包括靶球（1）、靶球固定支架（2），三个靶球（1）呈钝角三角形分布，且三边距离不等，这样有利于三个靶物在单幅图像中的位置匹配，提高匹配速度和准确度。
3.根据权利要求1所述的携带转站测量靶物的手持式线结构光相机，其特征在于：所述手持单元（Ⅱ）包括手柄支架（3）、手柄（4），手柄（4）距离线结构光相机顶板的高度设计，通过测量普通人握拳时手部空间进行优化得出，更符合人机工程学原理，手柄实际附带手柄套，增加手持的舒适感。
4.根据权利要求1所述的携带转站测量靶物的手持式线结构光相机，其特征在于：所述测量单元（Ⅲ）包括相机外壳（5）、CCD相机（7）、镜头（8）、线激光器（10），相机外壳（5）为钣金件设计，这样有利于相关部件的安装，且整体结构轻便；CCD相机（7）的光轴和线激光器（10）的光平面的夹角需依据实际测量的范围及景深设计。
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