CN111077512A - Tof模组标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于TOF模组标定技术领域，提供了一种TOF模组标定方法，包括：将TOF模组设置于一可转动机构；设置长度为h的第一轨道以及设于所述第一轨道的第一标定板；在所述第一轨道末端上部设置垂直于第一轨道的第二轨道，并在所述第二轨道上设置一连接有角度调节机构的第二标定板；根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板/或第二标定板。本发明还相应的提供一种TOF模组标定系统。本发明可更好地利用有限的空间实现对更大范围内的距离的采集问题，降低成本。

Description

TOF模组标定方法及系统

技术领域

本发明涉及TOF模组标定技术领域，尤其涉及一种TOF模组标定方法及系统。

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，如图1所示，上方的曲线为侦测距离变化示意图，下方的直线为实际距离变化示意图。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。但是在做非线性补偿测试时，有时需要进行远距离的数据采集，这就对实验条件提出了较高的要求，需要制造极大的测试工装，占用较大的场地，增加了成本

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种TOF模组标定方法及系统，其可更好地利用有限的空间实现对更大范围内的距离的采集问题，降低成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种TOF模组标定方法，包括：

将TOF模组设置于一可转动机构；

设置长度为h的第一轨道以及设于所述第一轨道的第一标定板；

在所述第一轨道末端上部设置垂直于第一轨道的第二轨道，并在所述第二轨道上设置一连接有角度调节机构的第二标定板；

根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板/或第二标定板。

根据本发明的TOF模组标定方法，所述根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板或第二标定板步骤包括：

判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述第一标定板在第一轨道上移动，使所述第一标定板与TOF模组之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述第二标定板在第二轨道上移动，使所述第二标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与第二标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述第二标定板。

根据本发明的TOF模组标定方法，所述第一轨道与水平面平行。

根据本发明的TOF模组标定方法，所述可转动机构及角度调节机构的角度调节均通过步进电机实现。

本发明还提供一种TOF模组标定方法，包括以下步骤：

将TOF模组设置于一可转动机构；

设置一直角导轨，所述直角导轨包括相互连接的长度为h的水平导轨及高度为T的垂直导轨，并将所述TOF模组设置于水平导轨的前端；

在所述直角导轨上设置一具有角度调节机构的标定板；

判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述标定板在水平导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述标定板在垂直导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述标定板。

本发明提供一种TOF模组标定系统，包括：

TOF模组，安装于一可转动机构；

第一标定板，设置于第一轨道，所述第一轨道预定长度为h；

第二标定板，通过一角度调节机构设置于第二轨道，所述第二轨道位于所述第一轨道末端上部，且所述第二轨道垂直所述第一轨道；

控制器，用于根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板或第二标定板。

根据本发明的TOF模组标定系统，所述控制器用于：

所述待测距离L≤h时，控制所述第一标定板移动，使所述第一标定板与TOF模组之间达到待测距离；以及

待测距离L＞h时，控制所述第二标定板移动，使所述第二标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与第二标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述第二标定板。

根据本发明的TOF模组标定系统，所述第一轨道与水平面平行。

根据本发明的TOF模组标定系统，所述可转动机构及角度调节机构的角度调节均通过步进电机实现。

本发明还提供另外一种TOF模组标定系统，包括：

TOF模组，其被设置于一可转动机构；

直角导轨，包括相互连接的长度为h的水平导轨及高度为T的垂直导轨，所述TOF模组安装于所述水平导轨的前端；

标定板，可滑动设置于所述直角导轨，所述标定板连接有一角度调节机构；

控制器，用于待测距离L≤h时，控制所述标定板在所述水平导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；以及

待测距离L＞h时，控制所述标定板在垂直导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述标定板。

本发明通过将TOF模组安装于一可转动机构，使得该TOF模组可以旋转预定角度。同时将第一标定板设置于长度为h的第一轨道，将第二标定板通过一角度调节机构设置于第二轨道，使得第二标定板可以在第二轨道上移动的同时，可以调整角度。第二轨道位于所述第一轨道末端上部，且所述第二轨道为垂直轨道，使得TOF模组、第一轨道末端及第二轨道顶端组成一三角形。优选的，将第一轨道设为水平轨道，则该三角形刚好为直角三角形，借此，本发明的TOF模组不仅可以测试第一轨道上的第一标定板，还可以测试第二轨道上的第二标定板位置，可测距离为三角形的斜边。另外，本发明通过控制器根据待测距离控制所述第一标定板/或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板/或第二标定板，此时TOF模组可以发送脉冲进行位置测量。本发明实现了在有限空间内实现较大距离的测试目的，可大大降低测试成本。

附图说明

图1是标定距离与实际距离对比示意图；

图2是本发明一实施例的系统结构示意图；

图3是本发明另一实施例的系统结构示意图；

图4是本发明一实施例的方法流程图；

图5是本发明另一实施例的方法流程图；

图6是图2所示实施例的系统控制原理图；

图7是图3所示实施例的系统控制原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图2和图6，本发明提供了一种TOF模组标定系统，该系统包括TOF模组10、第一标定板20、第一轨道21、第二标定板30、第二轨道31以及控制器40，其中：

TOF模组10被安装于一可转动机构11。本实施例中，通过调节可转动机构11，进而使TOF模组10同步转动，即可以调节TOF模组10的出光光轴方向。为满足TOF模组10的标定测试精度要求，本发明的可转动机构11优选通过步进电机实现转动，其通信连接控制器40，并执行控制器40的控制指令。

第一标定板20，设置于第一轨道21，该第一轨道21的预定长度为h。第一轨道21通常为水平轨道，TOF模组10则于第一轨道21的前端，且第一标定板20可在水平轨道21上移动，使得第一标定板20与TOF模组10之间的距离可以在0～h之间自由设置。当然，如果测试环境有所限制，如测试环境的底部为斜坡状，那第一轨道21也可适应于测试环境调整，同时调整TOF模组10的角度，使第一标定板20与其出光光轴垂直即可。

第二标定板30，通过一角度调节机构32设置于第二轨道31，所述第二轨道31位于第一轨道21的末端上部，且第二轨道31为垂直轨道。第二标定板30可上下移动于第二轨道31，其与TOF模组10及第一轨道21末端形成直角三角形，该直角三角形的斜边长度即为测试距离。

控制器40，用于根据待测距离控制所述第一标定板20/或第二标定板30移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组10的出光光轴垂直于所述第一标定板10/或第二标定板20。

具体测试时，控制器40首先判断待测距离L是否≤h，若是，则控制所述第一标定板20在第一轨道21上移动，使第一标定板20与TOF模组10之间达到待测距离，该部分与现有技术相同，在此不再赘述。

若待测距离L＞h，则控制器40控制第二标定板30移动，使第二标定板30与TOF模组10之间达到待测距离L。第二标定板30到达待测位置后，控制器40进一步控制可转动机构11以及角度调节机构32，以使TOF模组10与第二标定板30转动，直至TOF模组10的出光光轴垂直于第二标定板30。

需要说明的，本发明所述的第一轨道21的长度h是指可供第一标定板10滑动的有效长度，如果其两端为安装方便(如让位)，则实际长度可根据不同应用场景适当调整，对应的第二轨道31的调节范围T也相同，本领域技术人员可根据不同需求对第一轨道21及第二轨道31进行适应性设置。

本发明相对于现有技术增加了垂直的第二轨道31及第二标定板30，使得TOF模组10的标定距离在不改变测试空间的前提下，由原有的横向距离h扩展到更大距离L(L＞h)。再结合图2，根据勾股定理，第二标定板30移动到第二轨道31的顶端时，测试距离L达到最大。因此，L的最大值取决于第一轨道21长h以及第二轨道31的长T。控制器40可根据h及待测距离L，通过几何关系计算出TOF模组10及第二标定板30的旋转角度。

参见图3和图7，本发明提供了另一种TOF模组标定系统的结构，该实施例中，标定系统包括：

TOF模组10，其设置于一可转动机构11。TOF模组10与可转动机构11的设置与前述实施例相同，在此不再赘述。

直角导轨50，包括相互连接的长度为h的水平导轨51及高度为T的垂直导轨52，所述TOF模组10安装于所述水平导轨51的前端。直角导轨50为一体式导轨，水平导轨51及垂直导轨52之间的连接可以通过直角过渡，也可通过传统的弯角过渡。

标定板60，可滑动设置于所述直角导轨。所述标定板60连接有一角度调节机构32。该角度调整机构32用于标定板60运行于垂直导轨52上时，调整标定板60的角度，以使其与TOF模组10的出光光轴垂直。

控制器40，用于待测距离L≤h时，控制标定板60在水平导轨51上移动，使标定板60与TOF模组10之间达到待测距离；以及当待测距离L＞h时，控制标定板60在垂直导轨52上移动，使标定板60与TOF模组10之间达到待测距离；并控制所述TOF模组10与标定板60转动，使所述TOF模组10出光光轴垂直于所述标定板60。

本实施例中，TOF模组10与标定板60的转动角度，以及角度与测试距离L的计算可通过三角函数及勾股定理实现，在此不再赘述。

与图2所述的实施例相比，该实施例将水平导轨51及垂直导轨52一体化设置，借此使得标定板60即可移动于水平导轨51(如移动至位置一)，也可移动于垂直导轨52(如移动至位置二)，即：本实施例仅通过一个标定板60即可实现0～L_max范围内的距离测试。

参见图4，本发明提供了一种TOF模组标定方法，结合图2，本发明包括以下步骤：

步骤S401，将TOF模组10设置于一可转动机构11。

步骤S402，设置长度为h的第一轨道21以及设于所述第一轨道21的第一标定板20。

步骤S403，在所述第一轨道21末端上部设置垂直于第一轨道21的第二轨道31，并在所述第二轨道31上设置一连接有角度调节机构32的第二标定板30。

步骤S404，根据待测距离控制所述第一标定板20/或第二标定板30移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组10的出光光轴垂直于第一标定板20/或第二标定板30。

具体执行时，本发明通过控制器40判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述第一标定板20在第一轨道21上移动，使所述第一标定板20与TOF模组10之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述第二标定板30在第二轨道31上移动，使所述第二标定板30与TOF模组10之间达到待测距离；并控制所述TOF模组10与第二标定板30转动，使所述TOF模组10出光光轴垂直于所述第二标定板30。各部件的位置及角度调节好后，TOF模组10即可发射脉冲，执行距离标定测量，测量完毕后，再根据测试需求移动至其它测试位置再次测量，直至测量结束。

优选的，为满足TOF模组10的标定测试精度要求，本发明的可转动机构11优选通过步进电机实现转动，其通信连接控制器40，并执行控制器40的控制指令。同时为方便计算，本方法中的第一轨道21优选采用与水平面平行的轨道。

具体应用中，控制器40根据待测距离L控制可转动机构11转动角度a并将第二标定板30移动到所需距离并转动相同角度a，然后采集数据，重复上述过程直到采集完所有所需采集点。

参见5，本发明提供另一种TOF模组标定方法，结合图3，本发明包括以下步骤：

步骤S501，将TOF模组10设置于一可转动机构11。

步骤S502，设置一直角导轨50。该直角导轨50包括相互连接的长度为h的水平导轨51及高度为T的垂直导轨52，并将所述TOF模组10设置于水平导轨51的前端。

步骤S503，在所述直角导轨50上设置一具有角度调节机构的标定板60。

步骤S504，通过控制器40判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述标定板在水平导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述标定板在垂直导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述标定板。

当各部件的位置及角度调整好后，TOF模组10根据控制器40的指令，发射脉冲，执行距离标定测试。

综上所述，本发明通过将TOF模组安装于一可转动机构，使得该TOF模组可以旋转预定角度。同时将第一标定板设置于长度为h的第一轨道，将第二标定板通过一角度调节机构设置于第二轨道，使得第二标定板可以在第二轨道上移动的同时，可以调整角度。第二轨道位于所述第一轨道末端上部，且所述第二轨道为垂直轨道，使得TOF模组、第一轨道末端及第二轨道顶端组成一三角形。优选的，将第一轨道设为水平轨道，则该三角形刚好为直角三角形，借此，本发明的TOF模组不仅可以测试第一轨道上的第一标定板，还可以测试第二轨道上的第二标定板位置，可测距离为三角形的斜边。另外，本发明通过控制器根据待测距离控制所述第一标定板/或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板/或第二标定板，此时TOF模组可以发送脉冲进行位置测量。由此可见，本发明实现了在有限空间内实现较大距离的测试目的，可大大降低测试成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种TOF模组标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

将TOF模组设置于一可转动机构；

设置长度为h的第一轨道以及设于所述第一轨道的第一标定板；

在所述第一轨道末端上部设置垂直于第一轨道的第二轨道，并在所述第二轨道上设置一连接有角度调节机构的第二标定板；

根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板/或第二标定板。

2.根据权利要求1所述的TOF模组标定方法，所述根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板或第二标定板步骤包括：

判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述第一标定板在第一轨道上移动，使所述第一标定板与TOF模组之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述第二标定板在第二轨道上移动，使所述第二标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与第二标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述第二标定板。

3.根据权利要求2所述的TOF模组标定方法，其特征在于，所述第一轨道与水平面平行。

4.根据权利要求1～3任一项所述的TOF模组标定方法，其特征在于，所述可转动机构及角度调节机构的角度调节均通过步进电机实现。

5.一种TOF模组标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

将TOF模组设置于一可转动机构；

设置一直角导轨，所述直角导轨包括相互连接的长度为h的水平导轨及高度为T的垂直导轨，并将所述TOF模组设置于水平导轨上；

在所述直角导轨上设置一具有角度调节机构的标定板；

判断待测距离L是否≤h；

若L≤h，则控制所述标定板在水平导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离L；

若L＞h，则控制所述标定板在垂直导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述标定板。

6.一种TOF模组标定系统，其特征在于，包括：

TOF模组，安装于一可转动机构；

第一标定板，设置于第一轨道，所述第一轨道长度为h；

第二标定板，通过一角度调节机构设置于第二轨道，所述第二轨道位于所述第一轨道末端，且所述第二轨道垂直所述第一轨道；

控制器，用于根据待测距离控制所述第一标定板或第二标定板移动至待测位置，并对应控制所述TOF模组的出光光轴垂直于所述第一标定板或第二标定板。

7.根据权利要求6所述的TOF模组标定系统，其特征在于，所述控制器用于：

所述待测距离L≤h时，控制所述第一标定板移动，使所述第一标定板与TOF模组之间达到待测距离；以及

待测距离L＞h时，控制所述第二标定板移动，使所述第二标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与第二标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述第二标定板。

8.根据权利要求7所述的TOF模组标定系统，其特征在于，所述第一轨道与水平面平行。

9.根据权利要求6～8任一项所述的TOF模组标定系统，其特征在于，所述可转动机构及角度调节机构的角度调节均通过步进电机实现。

10.一种TOF模组标定系统，其特征在于，包括：

TOF模组，其被设置于一可转动机构；

直角导轨，包括相互连接的长度为h的水平导轨及高度为T的垂直导轨，所述TOF模组安装于所述水平导轨上；

标定板，可滑动设置于所述直角导轨，所述标定板连接有一角度调节机构；

控制器，用于待测距离L≤h时，控制所述标定板在所述水平导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；以及

待测距离L＞h时，控制所述标定板在垂直导轨上移动，使所述标定板与TOF模组之间达到待测距离；并控制所述TOF模组与标定板转动，使所述TOF模组出光光轴垂直于所述标定板。

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