CN111425696B - 相机定位系统和相机定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相机定位系统和相机定位方法，该相机定位系统包括：处理单元、相机单元、至少两个点光源、角度调节机构、支架以及管道机器人；所述点光源用于发出定位光线，所述定位光线照射至管道表面；所述相机单元用于获取管道表面的定位图像，所述定位图像包括两个定位光点；所述处理单元用于根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；并在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，利用所述角度调节机构通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。由此，可实现对相机单元的角度的可控化调节，同时方便且准确。

Description

相机定位系统和相机定位方法
技术领域
本发明涉及管道机器人的相机定位技术领域，尤其涉及一种相机定位系统和相机定位方法。
背景技术
管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。
通常，管道机器人要求其激光相机模块中的相机光轴与管道表面垂直。但是，实际应用场景中，由于管道的管径不尽相同，需要对相机光轴进行调节，而人工调节不准确且不方便。
发明内容
本发明提供一种相机定位系统和相机定位方法，以准确且方便地调节相机光轴与管道表面之间的角度。
第一方面，本发明实施例提供一种相机定位系统，该相机定位系统包括：处理单元、相机单元、至少两个点光源、角度调节机构、支架以及管道机器人；
所述支架的一端与所述管道机器人固定连接，所述支架的另一端与所述相机单元固定连接；所述角度调节机构转动设置于所述支架内；两个所述点光源对称设置于所述相机单元的光轴的两侧；所述处理单元与所述相机单元通讯，以及与所述角度调节机构通讯；其中
所述点光源用于发出定位光线，所述定位光线照射至管道表面；
所述相机单元用于获取管道表面的定位图像，所述定位图像包括两个定位光点；
所述处理单元用于根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；并在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，利用所述角度调节机构通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
在一实施例中，所述处理单元包括信号接收子单元、距离确定子单元、距离比较子单元和信号输出子单元；
所述信号接收子单元用于接收所述定位图像；
所述距离确定子单元用于确定两个定位光点与所述定位图像的中心点之间的距离，分别记为第一距离和第二距离；
所述距离比较子单元用于比较所述第一距离和所述第二距离的大小；
所述信号输出子单元用于在所述第一距离与所述第二距离不相等时，向所述角度调节机构发送角度调节信号。
在一实施例中，所述角度调节机构包括第一电机；
所述第一电机用于根据所述角度调节信号转动，以调节所述相机单元的光轴角度。
在一实施例中，所述角度调节机构包括第一显示屏；
所述第一显示屏用于根据所述角度调节信号，显示角度指示调节信息。
在一实施例中，所述点光源包括点激光器。
在一实施例中，该相机定位系统还包括高度调节机构；所述高度调节机构设置于支架中，且设置于所述角度调节机构与所述相机单元之间；
所述高度调节机构用于在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度。
在一实施例中，所述处理单元还用于判断所述定位光点是否与所述定位图像的中心点重合；并在所述定位光点不与所述定位图像的中心点重合时，利用所述高度调节机构通过所述支架调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在所述预设高度范围内。
在一实施例中，所述高度调节机构包括第二电机；
所述第二电机用于在所述处理单元的控制下调节所述相机单元的高度。
在一实施例中，所述高度调节机构包括第二显示屏；
所述第二显示屏用于在所述处理单元的控制下显示高度调节指示信息。
第二方面，本发明实施例还提供一种相机定位方法，该相机定位方法应用第一方面提供的任一种相机定位系统执行，该相机定位方法包括：
所述点光源发出定位光线，所述定位光线照射至管道表面；
所述相机单元获取管道表面的定位图像，所述定位图像包括两个定位光点；
所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；
所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
在一实施例中，所述处理单元包括信号接收子单元、距离确定子单元、距离比较子单元和信号输出子单元；所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面包括：
所述信号接收子单元接收所述定位图像；
所述距离确定子单元确定两个定位光点与所述定位图像的中心点之间的距离，分别记为第一距离和第二距离；
所述距离比较子单元比较所述第一距离和所述第二距离的大小；
所述信号输出子单元在所述第一距离与所述第二距离不相等时，向所述角度调节机构发送角度调节信号。
在一实施例中，所述角度调节机构包括第一电机；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面包括：
在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，所述第一电机接收所述角度调节信号，并根据所述角度调节信号转动，以驱动所述支架运动，实现调节所述相机单元的光轴角度。
在一实施例中，所述角度调节机构包括第一显示屏；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面包括：
在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，所述第一显示屏接收所述角度调节信号，并根据所述角度调节信号显示角度指示调节信息；
根据所述角度指示调节信息手动调节所述角度调节机构，以驱动所述支架运动，使所述相机单元的光轴垂直于管道表面。
在一实施例中，所述相机定位系统还包括高度调节机构；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面之后，还包括：
所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的高度是否在预设高度范围内；
所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
在一实施例中，所述高度调节机构包括第二电机；所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内包括：
所述第二电机在所述处理单元的控制下、在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
在一实施例中，所述高度调节机构包括第二显示屏；所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内包括：
所述第二显示屏在所述处理单元的控制下、在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，显示高度调节指示信息；
根据所述高度指示调节信息手动调节所述高度调节机构，以驱动所述支架运动，使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
本发明实施例提供的相机定位系统包括：处理单元、相机单元、至少两个点光源、角度调节机构、支架以及管道机器人；通过设置管道机器人在管道表面运动或固定；支架的一端与管道机器人固定连接，支架的另一端与相机单元固定连接；角度调节机构转动设置于支架内；两个点光源对称设置于相机单元的光轴的两侧；处理单元与相机单元通讯，以及与角度调节机构通讯；并且基于此，点光源用于发出定位光线，定位光线照射至管道表面；相机单元用于获取管道表面的定位图像，定位图像包括两个定位光点；处理单元用于根据定位图像中的光点位置判断相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；并在相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，利用角度调节机构通过支架调节相机单元的光轴的角度，以使相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。由此，利用相机单元获取定位图像之后，可利用处理单元根据定位图像判断相机单元的光轴是否垂直于管道表面，并在二者不垂直时，利用角度调节机构对相机单元的光轴角度进行调节，可实现对相机单元的角度的可控化调节，方便且准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种相机定位系统的立体结构示意图；
图2为图1所示中相机定位系统的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种相机定位系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的相机定位系统的工作原理示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种相机定位系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的又一种相机定位系统的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种相机定位方法的流程示意图；
图8为图7所示相机定位方法中，S230的一种细化流程示意图；
图9为图7所示相机定位方法中，S240的一种细化流程示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种相机定位方法的流程示意图；
图11为图10所示相机定位方法中，S360的一种细化流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明实施例提供一种用于管道机器人的相机定位系统和相机定位方法，该管道机器人及其相机定位系统内可应用于焊接过程中，示例性的，图1中示出了焊枪020。本发明实施例提供的相机定位系统和方法的改进点至少包括：能够利用激光传感器(即“点激光器”)和图像处理技术，自动调节激光相机模块(即“相机单元”)的光轴的角度，使相机单元的光轴与管道表面垂直；其后，还可根据定位图像的特征，调节相机单元的高度，以获得较清晰的图像。下面结合图1-图11，对本发明实施例提供的相机定位系统和相机定位方法进行示例性说明。
参照图1-图4，本发明实施例提供的相机定位系统10包括：处理单元110、相机单元120(也称为相机模块120)、至少两个点光源130、角度调节机构140、支架150以及管道机器人160；管道机器人160在管道010的表面运动或固定；支架150的一端与管道机器人160固定连接，支架150的另一端与相机单元120 固定连接；角度调节机构140转动设置于支架150内；两个点光源130对称设置于相机单元120的光轴的两侧；处理单元110与相机单元120通讯，以及与角度调节机构140通讯；其中，点光源130用于发出定位光线，定位光线照射至管道010的表面；相机单元120用于获取管道010的表面的定位图像500，定位图像500包括两个定位光点501(也称为光点501)；处理单元110用于根据定位图像500中的光点501位置判断相机单元120的光轴是否垂直于管道010 的表面；并在相机单元110的光轴的位置不垂直于管道010的表面时，利用角度调节机构140通过支架150调节相机单元120的光轴的角度，以使相机单元 120的光轴的位置垂直于管道010的表面。
其中，相机单元120可获取管道010表面的图像，点光源130发射出的光线照射到管道010的表面，对应形成图像中的光点501，一个点光源130对应形成一个光点501。角度调节机构140能够调节相机单元120的光轴与管道010 的表面的角度，以在其不相互垂直时，通过调节使二者垂直。
其中，点光源130的光轴与相机单元120的光轴之间的夹角角度满足点光源130对应的光点501在相机单元120的视场范围内即可，具体角度值可根据相机定位系统10的需求设置，本发明实施例对此不作限定。
本发明实施例中，相机单元120朝向管道010表面的底部对称设置两个点光源130，若相机模块120的光轴与管道010的表面垂直，则定位图像500中的两个光点501关于定位图像的中心轴对称分布，如图4中的第一定位图像5001所示，该中心轴对应相机单元120的光轴；若相机模块120的光轴与管道010 的表面不垂直，则两个光点501与中心轴之间的距离不同，如图4中第二定位图像5002所示。基于此，根据两个点光源130对应到定位图像500中的光点 501(图4中以第一光点5011和第二光点5012示出)的位置，可判断相机单元 120的光轴与管道010的表面是否垂直，并在二者不垂直时，利用角度调节机构140调节(即旋转)相机单元120，使两光点501的位置关于中心轴对称，从而实现相机单元120的光轴垂直于管道010的表面。
需要说明的是，本发明实施例中的“垂直”并非数学意义上严格的90度，而是允许一定的误差存在，角度值可为90±α。以焊接工艺为例，α的大小与管道010的直径、焊接的精度需求、管道机器人以及本领域技术人员可知的其他因素相关，可为0.5°、1°、1.7°、3°或本领域技术人员可知的其他数值，本发明实施例对此不限定。
在一实施例中，参照图4和图5，处理单元110包括信号接收子单元111、距离确定子单元112、距离比较子单元113和信号输出子单元114；信号接收子单元111用于接收定位图像500；距离确定子单元112用于确定两个定位光点 501与定位图像500的中心点(以定位图像500中点划线经过的圆点示出)之间的距离，分别记为第一距离和第二距离；距离比较子单元113用于比较第一距离和第二距离的大小；信号输出子单元114用于在第一距离与第二距离不相等时，向角度调节机构120发送角度调节信号。
其中，信号接收子单元111能够接收相机单元120获取到的定位图像500，为距离确定子单元112确定第一距离和第二距离作准备；距离确定子单元112 对定位图像500进行处理，得到第一距离(第一光点5011到中心轴的距离)和第二距离(第二光点5012到中心轴的距离)，为后续二者比较作准备；距离比较子单元113将距离确定子单元112得到的第一距离和第二距离进行比较，在二者相等时，说明相机单元120的光轴垂直于管道010的表面，则信号输出子单元114不输出角度调节信号，或者输出零角度调节信号；在二者不等时，说明相机单元120的光轴与管道010的表面不垂直，则信号输出子单元114输出角度调节信号，以驱动角度调节机构140对相机单元120的光轴的角度进行调节，直至相机单元120的光轴垂直于管道010的表面。
与上文对“垂直”的说明类似的，本发明实施例中的相等，可理解为对应于误差允许范围内相等，具体的允许误差范围可根据相机定位系统的需求设置，本发明实施例对此不赘述也不限定。
可理解的是，本发明实施例中，假设相机单元120的光轴垂直于管道010 的轴向，从而光点501与中心点之间的距离等于该光点501与该中心点所在的中心轴之间的距离。
同时，需要说明的是，图5中仅示例性的示出了对处理单元110的功能性划分方式，在实际产品结构中，处理单元110内的各子单元可相互集成，以本领域技术人员可知的任一产品形态呈现。
在上述实施例中，角度调节机构140可为自动调节机构，或为指示操作人员进行调节动作的指示机构，即整体为手动调节机构，下文中分情况说明。
在一实施例中，继续参照图1和图3，角度调节机构140可包括第一电机；第一电机用于根据角度调节信号转动，以调节相机单元120的光轴角度。
其中，第一电机在处理单元110的控制下驱动支架150运动，以实现对相机单元120的光轴角度的调节，即实现角度自动调节。
在一实施例中，角度调节机构140可包括第一显示屏；第一显示屏用于根据角度调节信号，显示角度指示调节信息。
其中，第一显示屏在处理单元110的控制下显示角度调节信息，操作人员可根据该角度调节信息对支架150的角度进行调整，从而实现对相机单元120 的光轴角度的调整，即实现角度手动调节。
在其他实施方式中，还可采用手动调节结合自动调节的角度调节方式。例如，角度偏差较大时采用手动调节，至角度偏差较小时，采用自动调节，本发明实施例对此不限定。
在一实施例中，点光源130包括点激光器。
其中，点激光器出射的光线平行性较好，且能量较高，从而其对应的光点 501在定位图像500中的清晰度较高，便于对光点501精确定位，从而有利于准确计算第一距离和第二距离，有利于提高调节精度。
在其他实施方式中，点光源130还可采用本领域技术人员可知的其他类型的光源，本发明实施例对此不赘述也不限定。
在上述实施例的基础上，为使相机单元120的成像较清晰，还可对相机单元的高度进行调节，下文中结合图1、图5和图6进行示例性说明。
在一实施例中，参照图1、图5和图6，该相机定位系统10还包括高度调节机构170；高度调节机构170设置于支架150中，且设置于角度调节机构140 与相机单元120之间；高度调节机构170用于在相机单元120的高度不在预设高度范围内时，调节相机单元120的高度。
其中，上述预设高度范围可确保相机单元120成像时具有较高的清晰度，从而便于对管道010的表面状态的监测。基于此，当相机单元120的高度不在上述预设高度范围时，相机单元120的成像效果较差；此时，需要通过高度调节机构170对相机单元120的高度进行调节，以使其高度在预设高度范围内。
可理解的是，相机单元120的高度为相机单元120与管道010的表面之间的距离。
同时，通过设置高度调节机构170在角度调节机构140与相机单元120之间，可使得，在进行角度调节时，高度调节机构170与相机单元120均以角度调节机构140为圆心，沿不同的半径同步转动；而高度调节机构170仅改变相机单元120相对于管道010的表面的高度，而不再引起其角度的变化。
在其他实施方式中，还可将角度调节机构140设置于高度调节机构170与相机单元120之间，本发明实施例对此不限定。
在一实施例中，处理单元110还用于判断定位光点501是否与定位图像500 的中心点重合；并在定位光点501不与定位图像500的中心点重合时，利用高度调节机构170通过支架150调节相机单元120的高度，以使相机单元120的高度在预设高度范围内。
如此，可实现对相机单元120的高度的调节。
需要说明的是，光点501可具有一定的大小，这里的重合可理解为中心点在光点501可覆盖的范围内。
在其他实施方式中，在高度误差允许范围内，判断条件还可为：光点501 与中心点之间的距离是否小于一预设距离，若是，则可认为相机单元120的高度在预设高度范围内。本段中的“预设距离”可根据允许高度误差范围设置，本发明实施例对此不赘述也不限定。
在上述实施例中，与角度调节类似的，高度调节结构可为自动调节机构，或为手动调节相关机构，下面分情况进行示例性说明。
在一实施例中，继续参照图1和图6，高度调节机构170可包括第二电机；第二电机用于在处理单元的控制下调节相机单元的高度。
其中，第二电机在处理单元110的控制下驱动连接于其与相机单元120之间的支架150在垂直于相机单元120的光轴方向上平动，以实现对相机单元120 的高度的调节，即实现高度自动调节。
在一实施例中，高度调节机构170可包括第二显示屏；第二显示屏用于在处理单元的控制下显示高度调节指示信息。
其中，第二显示屏在处理单元110的控制下显示高度调节信息，操作人员可根据该高度调节信息对支架150的高度进行调整，从而实现对相机单元120 的高度的调节，即实现高度手动调节。
在其他实施方式中，还可采用手动调节结合自动调节的高度调节方式。例如，高度偏差较大时采用手动调节，至高度偏差较小时，采用自动调节，本发明实施例对此不限定。
需要说明的是，上述实施方式中，图3、图5和图6仅示例性的示出了各单元或子单元的信号传输关系，其信号传输方式可为有线传输或为无线传输，本发明实施例对此不限定。
同时，上述实施方式中，图4仅示例性的示出了定位图像500中的光点501 左右分布。在其他实施方式中，当中心轴沿横向延伸时，光点501在定位图像 500中还可上下分布，本发明实施例对此不作限定。
此外，将该相机定位系统应用于视觉追踪前的相机定位时，相机单元120 还可包括线激光器122，该线激光器122可作为视觉追踪的光源，此时，相机单元120可为激光相机模块。
在其他实施方式中，管道机器人及其相机定位系统10还可包括本领域技术人员可知的其他结构部件，本发明实施例对此不赘述也不限定。
在上述实施方式的基础上，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种相机定位方法，该相机定位方法可应用上述实施方式提供的任一种相机定位系统执行。因此，该相机定位方法也具有上述实施方式中的相机定位系统所具有的技术效果，相同之处可参照上文中对相机定位系统的解释说明进行理解，下文中不再赘述。下面结合图7-图11，对本发明实施例提供的相机定位方法进行示例性说明。
示例性的，在图1-图3的基础上，参照图7，该相机定位方法包括：
S210、点光源发出定位光线，定位光线照射至管道表面。
该步骤在管道表面形成对应于点光源的光斑，为后续S220中形成定位图像中的定位光点作准备。
S220、相机单元获取管道表面的定位图像，定位图像包括两个定位光点。
该步骤中，相机单元可拍摄管道的表面图像，即形成定位图像；定位图像中包括对应于点光源的定位光点。
S230、处理单元根据定位图像中的光点位置判断相机单元的光轴是否垂直于管道的表面。
该步骤中，处理单元接收相机单元获取到的定位图像，并利用图像处理方法，自动检测定位图像中两个光点的图像坐标，并根据图像坐标计算其各自与中心点的距离，比较距离大小。后续S240中，根据距离大小比较的结果，对相机单元的角度进行调节。
示例性的，以相机单元的光轴对应的中心轴横向延伸为例，光点上下分布于中心轴的两侧，两光点到中心轴的距离分别为第一距离和第二距离；若相机单元的光轴垂直于管道表面，则第一距离应等于第二距离；若第一距离与第二距离不相等，则相机单元的光轴与管道表面不垂直。
S240、角度调节机构在相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过支架调节相机单元的光轴的角度，以使相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
其中，角度调节方式可包括角度自动调节和/或角度手动调节，下面分情况进行示例性说明。
可选的，角度调节机构可包括第一电机。
基于此，该步骤可包括：在相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，第一电机接收角度调节信号，并根据角度调节信号转动，以驱动支架运动，实现调节相机单元的光轴角度。
示例性的，若第一距离大于第二距离，则控制第一电机转动方向，使第一距离逐渐等于第二距离；否则，控制第一电机往相反方向转动，使第一距离逐渐等于第二距离。
如此，实现角度自动调节。
可选的，角度调节机构可包括第一显示屏。
基于此，结合图9，S240可包括：
S241、在相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，第一显示屏接收角度调节信号，并根据角度调节信号显示角度指示调节信息。
该步骤中，第一显示屏在处理单元的控制下，向操作人员(或称预设人员) 呈现角度指示调节信息，以为操作人员对相机单元的光轴角度调节提供参考，即为S242提供参考，便于实现相机单元的光轴角度的准确调节。
S242、根据角度指示调节信息手动调节角度调节机构，以驱动支架运动，使相机单元的光轴垂直于管道表面。
该步骤中，操作人员手动调节相机单元的光轴角度，并实时观察第一显示屏呈现的角度指示调节信息，直至相机单元的光轴垂直于管道表面为止。
如此，实现角度手动调节。
在一实施例中，结合图5示出的：处理单元包括信号接收子单元、距离确定子单元、距离比较子单元和信号输出子单元。参照图8，S230可包括：
S231、信号接收子单元接收定位图像。
该步骤中，信号接收子单元接收相机单元获取到的管道表面的图像，该图像即包括定位光点的定位图像。
S232、距离确定子单元确定两个定位光点与定位图像的中心点之间的距离，分别记为第一距离和第二距离。
示例性的，该步骤可包括：对定位图像二值化，获取二值图像；然后，根据连通区域检测的方法提取两个光点区域的像素，计算其重心，作为光点坐标输出，计算光点坐标与中心点坐标之间的长度，分别得到第一距离和第二距离。
在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他图像处理技术得到第一距离和第二距离，本发明实施例对此不赘述也不限定。
S233、距离比较子单元比较第一距离和第二距离的大小。
示例性的，该步骤可包括：将第一距离和第二距离做差，判断运算结果是否等于0，若是，则二者相等；否则二者不等；或包括：将第一距离和第二距离做比，判断运算结果是否等于1，若是，则二者相等；否则二者不等。
在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他比较方式确定第一距离与第二距离的相对大小，本发明实施例对此不赘述也不限定。
S234、信号输出子单元在第一距离与第二距离不相等时，向角度调节机构发送角度调节信号。
其中，当第一距离和第二距离不相等时，相机单元的光轴与管道表面不垂直，此时需要向角度调节机构发送角度调节信号，为后续实现相机单元的光轴角度调节提供指导。
在上述实施方式的基础上，相机定位系统还可包括高度调节机构，以实现对相机单元的高度的调节，有利于获取清晰度较高的管道表面图像。
基于此，参照图10，该相机定位方法可包括：
S310、点光源发出定位光线，定位光线照射至管道表面。
S320、相机单元获取管道表面的定位图像，定位图像包括两个定位光点。
S330、处理单元根据定位图像中的光点位置判断相机单元的光轴是否垂直于管道的表面。
S340、角度调节机构在相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过支架调节相机单元的光轴的角度，以使相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
S350、处理单元根据定位图像中的光点位置判断相机单元的高度是否在预设高度范围内。
其中，图像中的光点位置与相机单元的高度相对应，即根据光点位置可得到相机单元的高度。在此基础上，若相机单元的高度在预设高度范围内，则其成像较清晰，无需高度调节，若相机单元的高度不在预设高度范围内，则其成像清晰度较差，需要进行高度调节，即执行S360。
S360、高度调节机构在相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节相机单元的高度，以使相机单元的高度在预设高度范围内。
其中，高度调节方式可包括高度自动调节和/或高度手动调节，下面分情况进行示例性说明。
可选的，高度调节机构可包括第二电机。
基于此，该步骤可包括：第二电机在处理单元的控制下、在相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节相机单元的高度，以使相机单元的高度在预设高度范围内。
示例性的，若定位光点与中心点之间的距离较大，则控制第二电机转动，带动相机单元平动，使二者之间的距离逐渐减小，即使定位光点向中心点运动；若第二电机转动后，二者之间的距离变大，则控制第二电机往相反方向转动，以使二者之间的距离逐渐减小。
如此，实现高度自动调节。
可选的，高度调节机构可包括第二显示屏。
基于此，参照图11，S360可包括：
S361、第二显示屏在处理单元的控制下、在相机单元的高度不在预设高度范围内时，显示高度调节指示信息。
该步骤中，第二显示屏在处理单元的控制下，向操作人员呈现高度指示调节信息，以为操作人员对相机单元的高度调节提供参考，即为S362提供参考，便于实现相机单元的高度的准确调节。
S362、根据高度指示调节信息手动调节高度调节机构，以驱动支架运动，使相机单元的高度在预设高度范围内。
该步骤中，操作人员手动调节相机单元的高度，并实时观察第二显示屏呈现的高度指示调节信息，直至相机单元的高度在预设高度范围内为止。
如此，实现高度手动调节。
在上述实施方式的基础上，结合图7和图10，在S210或S310之前，还可包括：操作人员手动大致调节相机单元的光轴角度和高度，以使其获取的管道表面图像上能包括两个点光源对应的光点。
本发明实施例提供的相机定位系统和相机定位方法，通过利用激光传感器 (即“点激光器”)和图像处理技术，自动调节激光相机模块(即“相机单元”) 的光轴的角度，使相机单元的光轴与管道表面垂直；其后，还可根据定位图像的特征，调节相机单元的高度，以获得较清晰的图像，便于方便准确地对相机单元的光轴角度和高度进行调整。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、任意组合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种相机定位系统，其特征在于，包括：处理单元、相机单元、两个点光源、角度调节机构、支架以及管道机器人；
所述支架的一端与所述管道机器人固定连接，所述支架的另一端与所述相机单元固定连接；所述角度调节机构转动设置于所述支架内；两个所述点光源对称设置于所述相机单元的光轴的两侧；所述处理单元与所述相机单元通讯，以及与所述角度调节机构通讯；其中
所述点光源用于发出定位光线，所述定位光线照射至管道表面；
所述相机单元用于获取管道表面的定位图像，所述定位图像包括两个定位光点；
所述处理单元用于根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；并在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，利用所述角度调节机构通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
2.根据权利要求1所述的相机定位系统，其特征在于，所述处理单元包括信号接收子单元、距离确定子单元、距离比较子单元和信号输出子单元；
所述信号接收子单元用于接收所述定位图像；
所述距离确定子单元用于确定两个定位光点与所述定位图像的中心点之间的距离，分别记为第一距离和第二距离；
所述距离比较子单元用于比较所述第一距离和所述第二距离的大小；
所述信号输出子单元用于在所述第一距离与所述第二距离不相等时，向所述角度调节机构发送角度调节信号。
3.根据权利要求2所述的相机定位系统，其特征在于，所述角度调节机构包括第一电机；
所述第一电机用于根据所述角度调节信号转动，以调节所述相机单元的光轴角度。
4.根据权利要求2所述的相机定位系统，其特征在于，所述角度调节机构包括第一显示屏；
所述第一显示屏用于根据所述角度调节信号，显示角度指示调节信息。
5.根据权利要求1所述的相机定位系统，其特征在于，所述点光源包括点激光器。
6.根据权利要求1所述的相机定位系统，其特征在于，还包括高度调节机构；所述高度调节机构设置于支架中，且设置于所述角度调节机构与所述相机单元之间；
所述高度调节机构用于在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度。
7.根据权利要求6所述的相机定位系统，其特征在于，所述处理单元还用于判断所述定位光点是否与所述定位图像的中心点重合；并在所述定位光点不与所述定位图像的中心点重合时，利用所述高度调节机构通过所述支架调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在所述预设高度范围内。
8.根据权利要求7所述的相机定位系统，其特征在于，所述高度调节机构包括第二电机；
所述第二电机用于在所述处理单元的控制下调节所述相机单元的高度。
9.根据权利要求7所述的相机定位系统，其特征在于，所述高度调节机构包括第二显示屏；
所述第二显示屏用于在所述处理单元的控制下显示高度调节指示信息。
10.一种相机定位方法，其特征在于，应用权利要求1-9任一项所述的相机定位系统执行，该相机定位方法包括：
所述点光源发出定位光线，所述定位光线照射至管道表面；
所述相机单元获取管道表面的定位图像，所述定位图像包括两个定位光点；
所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面；
所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面。
11.根据权利要求10所述的相机定位方法，其特征在于，所述处理单元包括信号接收子单元、距离确定子单元、距离比较子单元和信号输出子单元；所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的光轴是否垂直于管道的表面包括：
所述信号接收子单元接收所述定位图像；
所述距离确定子单元确定两个定位光点与所述定位图像的中心点之间的距离，分别记为第一距离和第二距离；
所述距离比较子单元比较所述第一距离和所述第二距离的大小；
所述信号输出子单元在所述第一距离与所述第二距离不相等时，向所述角度调节机构发送角度调节信号。
12.根据权利要求11所述的相机定位方法，其特征在于，所述角度调节机构包括第一电机；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面包括：
在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，所述第一电机接收所述角度调节信号，并根据所述角度调节信号转动，以驱动所述支架运动，实现调节所述相机单元的光轴角度。
13.根据权利要求11所述的相机定位方法，其特征在于，所述角度调节机构包括第一显示屏；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面包括：
在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，所述第一显示屏接收所述角度调节信号，并根据所述角度调节信号显示角度指示调节信息；
根据所述角度指示调节信息手动调节所述角度调节机构，以驱动所述支架运动，使所述相机单元的光轴垂直于管道表面。
14.根据权利要求10所述的相机定位方法，其特征在于，所述相机定位系统还包括高度调节机构；所述角度调节机构在所述相机单元的光轴的位置不垂直于管道的表面时，通过所述支架调节所述相机单元的光轴的角度，以使所述相机单元的光轴的位置垂直于管道的表面之后，还包括：
所述处理单元根据所述定位图像中的光点位置判断所述相机单元的高度是否在预设高度范围内；
所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
15.根据权利要求14所述的相机定位方法，其特征在于，所述高度调节机构包括第二电机；所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内包括：
所述第二电机在所述处理单元的控制下、在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
16.根据权利要求14所述的相机定位方法，其特征在于，所述高度调节机构包括第二显示屏；所述高度调节机构在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，调节所述相机单元的高度，以使所述相机单元的高度在预设高度范围内包括：
所述第二显示屏在所述处理单元的控制下、在所述相机单元的高度不在预设高度范围内时，显示高度调节指示信息；
根据所述高度调节指示信息手动调节所述高度调节机构，以驱动所述支架运动，使所述相机单元的高度在预设高度范围内。
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