CN110726376A - 一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法，针对现有的学术界和工业界对深度器件的深度标定及深度检测没有具体的装置及有效、统一、快速的方法的问题，提出如下方案，包括六轴平台调整组件、直线导轨、标板、反射镜、光阱，由深度器件向标板投射图案，并经反射后由深度器件的内部处理器根据采集到的结构光团计算得到深度图案作为参考图案，并将数据信息存储到处理器内部的寄存器，完成深度器件标定，通过不同相对、绝对距离，进行标定结果验证，并根据深度器件的内部算法对标定数据进行修正，此过程为深度检测。本发明结构新颖，且自动化水平及测量精度较高，满足不断增长的深度具体需求，使用简便。

Description

一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法

技术领域

本发明涉及深度器件测试装置领域，尤其涉及一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法。

背景技术

随着技术的发展，深度器件已经开始广泛地应用在人脸技术、智能人机交互、机器人、三维重建、AR/VR、无人驾驶等领域，深度器件包括不少光学模组，比如发射照明模组（激光、点阵投射仪），感光接收模组（红外相机），RGB相机，进光窗口，以及处理器等。深度器件用于获取目标的深度图案以及彩色图案，其可以是结构光深度相机、时间飞行深度相机、激光雷达等，深度器件可以实时的获取二维的深度信息，所以对于深度器件的深度性能标定和测试尤为重要。

目前，学术界和工业界对深度器件的深度标定及深度检测没有具体的装置及有效、统一、快速的方法，为此我们设计出一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法来解决上述问题。本发明提出一种用于以发射照明模块和感光接收模块为核心，通过两大核心模块之间的相互关联来生成深度信息的深度模组精度测试，深度器件的深度标定及深度检测距离满足现有市场需求。

发明内容

本发明提出的一种用于深度器件深度精度测试装置及检测方法，解决了学术界和工业界对深度器件的深度标定及深度检测没有具体的装置及有效、统一、快速的方法的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于深度器件深度精度测试装置，包括：六轴平台调整组件、直线导轨、标板切换控制模块、标板、反射镜、光阱、电控箱、深度器件、准直激光、激光测距仪；

所述六轴平台调整组件包括深度器件固定平台、六轴调整平台、六轴调整平台底座、激光测距仪、准直激光、直线导轨，所述六轴调整平台底座固定在直线导轨上，所述激光测距仪、准直激光与六轴调整平台均设置在六轴调整平台底座上，且深度器件固定平台连接在六轴调整平台上；

所述电控箱的一侧固定有平面框，所述平面框内固定有标板移动组件，标板移动组件包括：Z轴移动丝杠、X轴移动丝杠与X轴下支撑滑座，所述X轴移动丝杠与X轴下支撑滑座相互平行设置，且Z轴移动丝杠与X轴移动丝杠相互垂直设置；

所述平面框的一侧下方设置有标板切换组件，标板切换组件包括：标板箱、挂钩、送板丝杠、电磁铁与定位槽，所述挂钩设置在标板的顶部，且定位槽与送板丝杠相互平行设置；

所述直线导轨包括：双直线导轨、尺寸齿条与地脚螺丝，双直线导轨相互平行设置，且尺寸齿条固定在一组双直线导轨上，所述地脚螺丝沿双直线导轨的长度方向设置。

优选的所述电控箱的顶部水平固定有桌面，所述桌面与平面框之间连接有支撑杆，所述平面框与桌面垂直设置，通过支撑杆对平面框的支撑固定，使平面框的固定稳定，避免标板在平面框内移动时晃动。

优选的每块标板的一侧均连接有反射镜与光阱，所述反射镜设置在光阱的下方，所述反射镜角度可调，安装时会通过平面仪确保所述光阱与所述标板的平行度。

优选的所述直线导轨水平设置在电控箱的一侧，且六轴调整平台底座垂直设置在直线导轨的上方，直线导轨用于深度器件深度标定，所述六轴调整平台安装固定于所述直线导轨上，直线导轨上直线电机通过尺寸齿条使所述六轴调整平台轴向运动。

优选的，所述六轴调整平台可实现XYZ轴、XY平面旋转和前后俯仰调整，用于调整所述深度器件使得与所述标板平行度调整，同时所述六轴调整平台跟电动六轴调节平台可实现兼容，预留安装孔位。

优选的，所述自动切换标板组件通过电控可实现取放不同反射率的标板，所述标板在测试设备平面框区域内自由移动定位，通过X、Z轴移动丝杠在测试设备平面框内自由移动，不同反射率标板通过导向定位槽固定于标板箱内，所述标板箱内标板通过送板丝杠轴向运动至目标位置，方便所述自动切换标板系统取换所述标板。

一种深度器件检测方法，包括以下步骤：

S1：标板、反射镜与六轴调整平台底座的垂直矫正及反射镜与标板的平面度矫正；

S2：深度器件内部的投影模组向标板投射激光光束；

S3：标板上的反射镜反射深度器件投射的激光光束；

S4：深度器件的感光接收模组采集反射镜反射的激光光束；

S5：由深度器件的内部处理器根据采集到的结构光团计算得到深度图案作为参考图案，并将数据信息存储到处理器内部的寄存器，完成深度器件标定；

S6:通过不同相对、绝对距离，进行标定结果验证，并根据深度器件的内部算法对标定数据进行修正，此过程为深度检测。

优选的，所述S1中的标板、反射镜与六轴调整平台底座的垂直矫正具体的通过平面仪调整光阱与标板的平面度，并通过六轴调整平台底座上的准直激光器发出激光光束，通过标板上的反射镜反射准直器发出的激光光束，并根据反射镜反射的激光光束是否重新回到发射口，判断标板、反射镜与六轴调整平台底座是否垂直，并调整至垂直。

优选的，所述S1中反射镜与标板的平面度矫正用过移动标板与反射镜至三个位置，用激光测距仪测量距离，推算反射镜与标板的平面度。

本发明的有益效果为：通过自动切换标板组件、标板移动组件、直线导轨等显著提高了测试装置自动化水平及测量精度，同时能够实现不同反射率标板深度精度测试及满足不断增长的深度距离需求，该深度器件深度精度测试装置及检测方法使用简便，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中标板移动组件的结构示意图；

图3为本发明中标板自动切换组件的结构示意图；

图4为本发明中六轴调整平台组件的结构示意图；

图5为本发明中直线导轨的结构示意图

图6为图2中挂钩的结构放大图。

图中标号：1六轴调整平台组件、2直线导轨、3标板切换控制模块、4标板、5反射镜、6光阱、7电控箱、8深度器件、9标板箱、10挂钩、11Z轴移动丝杠、12 X轴移动丝杠、13平面框、14桌面、15X轴下支撑滑座、16电磁铁、17送板丝杠、18深度器件固定平台、19六轴调整平台、20六轴调整平台底座、21激光测距仪、22准直激光、23定位槽、24尺寸齿条、25地脚螺丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一种用于深度器件深度精度测试装置，包括六轴平台调整组件1、直线导轨2、标板切换控制模块3、标板4、反射镜5、光阱6、电控箱7、深度器件8、准直激光22、激光测距仪21；

参照图4，六轴平台调整组件1包括深度器件固定平台18、六轴调整平台19、六轴调整平台底座20、激光测距仪21、准直激光22、直线导轨2，六轴调整平台底座20固定在直线导轨2上，激光测距仪21、准直激光22与六轴调整平台19均设置在六轴调整平台底座20上，且深度器件固定平台18连接在六轴调整平台19上；

工作原理：通过设定标定距离，即六轴调整平台19上被测深度器件8与标板4在直线导轨2的距离，例如深度器件8与标板4相对距离7m,深度器件8内部的投影模组向被测标板4投射激光光束，由深度器件8内部的感光接收模组采集照射在被测标板4上所形成的结构光图案，深度器件8内部处理器再根据采集到的结构光图案计算得到深度图案作为参考图案，并将数据信息存储到处理器内部的寄存器，完成深度器件8标定，标定完成后为了确保标定结果的准确度，可通过不同相对、绝对距离，进行标定结果验证，并根据深度器件8的自身算法程序对标定数据进行修正，此过程为深度检测。

参照图2，电控箱7的一侧固定有平面框13，平面框13内固定有标板移动组件，标板移动组件包括：Z轴移动丝杠11、X轴移动丝杠12与X轴下支撑滑座15，X轴移动丝杠12与X轴下支撑滑座15相互平行设置，且Z轴移动丝杠11与X轴移动丝杠12相互垂直设置；

工作原理：被测标板通过电控控制系统，在X轴、Z轴移动丝杠的配合下，实现被测标板在测试设备平面框内移动到指定位置。

参照图3，平面框13的一侧下方设置有标板切换组件，标板切换组件包括：标板箱9、挂钩10、送板丝杠17、电磁铁16与定位槽23，挂钩10设置在标板4的顶部，且定位槽23与送板丝杠17相互平行设置；

工作原理：不同反射率的标板的自动切换通过电控系统控制，送板丝杠将标板箱内目标标板移动至与测试设备平面框水平；标板移动系统处挂钩带感应器，可有效检测挂钩是否挂准标板，位置是否正确；标板移动系统后有垂直面支撑杆和电磁铁，固定标板，防止在移动过程中晃动。

参照图5，直线导轨2包括：双直线导轨、尺寸齿条24与地脚螺丝25，双直线导轨相互平行设置，且尺寸齿条24固定在一组双直线导轨上，地脚螺丝25沿双直线导轨的长度方向设置。

工作原理：通过电控系统控制，直线导轨上直线电机通过尺寸齿条使所述六轴调整平台轴向运动。

一种深度器件检测方法，包括以下步骤：

S1：标板、反射镜与六轴调整平台底座的垂直矫正及反射镜与标板的平面度矫正；

S2：深度器件内部的投影模组向标板投射激光光束；

S3：标板上的反射镜反射深度器件投射的激光光束；

S4：深度器件的感光接收模组采集反射镜反射的激光光束；

S5：由深度器件的内部处理器根据采集到的结构光团计算得到深度图案作为参考图案，并将数据信息存储到处理器内部的寄存器，完成深度器件标定；

S6:通过不同相对、绝对距离，进行标定结果验证，并根据深度器件的内部算法对标定数据进行修正，此过程为深度检测。

需要说明的是，本发明被测标板的尺寸已确定，随着检测距离的增加，对于一些深度器件全FOV光束，将需求更大尺寸的标板来满足要求，为了避免此种情况，因此，选取一种折中但同样达到具有检测效果的方案，即对大于移动检测距离的检测，其FOV选择比较小的范围（如全FOV的3%）进行检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于深度器件深度精度测试装置，其特征在于，包括：六轴平台调整组件（1）、直线导轨（2）、标板切换控制模块（3）、标板（4）、反射镜（5）、光阱（6）、电控箱（7）、深度器件（8）、准直激光（22）、激光测距仪（21）；

所述六轴平台调整组件（1）包括深度器件固定平台（18）、六轴调整平台（19）、六轴调整平台底座（20）、激光测距仪（21）、准直激光（22）、直线导轨（2），所述六轴调整平台底座（20）固定在直线导轨（2）上，所述激光测距仪（21）、准直激光（22）与六轴调整平台（19）均设置在六轴调整平台底座（20）上，且深度器件固定平台（18）连接在六轴调整平台（19）上；

所述电控箱（7）的一侧固定有平面框（13），所述平面框（13）内固定有标板移动组件，标板移动组件包括：Z轴移动丝杠（11）、X轴移动丝杠（12）与X轴下支撑滑座（15），所述X轴移动丝杠（12）与X轴下支撑滑座（15）相互平行设置，且Z轴移动丝杠（11）与X轴移动丝杠（12）相互垂直设置；

所述平面框（13）的一侧下方设置有标板切换组件，标板切换组件包括：标板箱（9）、挂钩（10）、送板丝杠（17）、电磁铁（16）与定位槽（23），所述挂钩（10）设置在标板（4）的顶部，且定位槽（23）与送板丝杠（17）相互平行设置；

所述直线导轨（2）包括：双直线导轨、尺寸齿条（24）与地脚螺丝（25），双直线导轨相互平行设置，且尺寸齿条（24）固定在一组双直线导轨上，所述地脚螺丝（25）沿双直线导轨的长度方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于深度器件深度精度测试装置，其特征在于，所述电控箱（7）的顶部水平固定有桌面（14），所述桌面（14）与平面框（13）之间连接有支撑杆，所述平面框（13）与桌面（14）垂直设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于深度器件深度精度测试装置，其特征在于，每块标板（4）的一侧均连接有反射镜（5）与光阱（6），所述反射镜（5）设置在光阱（6）的下方。

4.根据权利要求1所述的一种用于深度器件深度精度测试装置，其特征在于，所述直线导轨（2）水平设置在电控箱（7）的一侧，且六轴调整平台底座（20）垂直设置在直线导轨（2）的上方。

5.一种深度器件检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：标板、反射镜与六轴调整平台底座的垂直矫正及反射镜与标板的平面度矫正；

S2：深度器件内部的投影模组向标板投射激光光束；

S3：标板上的反射镜反射深度器件投射的激光光束；

S4：深度器件的感光接收模组采集反射镜反射的激光光束；

S5：由深度器件的内部处理器根据采集到的结构光团计算得到深度图案作为参考图案，并将数据信息存储到处理器内部的寄存器，完成深度器件标定；

S6：通过不同相对、绝对距离，进行标定结果验证，并根据深度器件的内部算法对标定数据进行修正，此过程为深度检测。

6.根据权利要求5所述的一种深度器件检测方法，其特征在于，所述S1中的标板、反射镜与六轴调整平台底座的垂直矫正具体的通过平面仪调整光阱与标板的平面度，并通过六轴调整平台底座上的准直激光器发出激光光束，通过标板上的反射镜反射准直器发出的激光光束，并根据反射镜反射的激光光束是否重新回到发射口，判断标板、反射镜与六轴调整平台底座是否垂直，并调整至垂直。

7.根据权利要求5所述的一种深度器件检测方法，其特征在于，所述S1中反射镜与标板的平面度矫正用过移动标板与反射镜至三个位置，用激光测距仪测量距离，推算反射镜与标板的平面度。

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