CN111462253A - 适用于激光3d视觉的三维标定板、系统及标定方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，运用于机械3D视觉领域，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，通过上述的相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，以通过相机基准部解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的相机校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标定位部对相机的坐标系转换解决图像在实际产品图像取点，然后引导设备实际在产品上执行的对应性问题。

Description

适用于激光3D视觉的三维标定板、系统及标定方法

技术领域

本申请涉及机械3D视觉技术领域，特别涉及为一种适用于激光3D视觉的三维标定板。

背景技术

现有的线激光扫描3D相机取像动作是需要通过运动进行直线式扫描动作才可以对扫描对象进行连续的图像采集，进而形成三维点云图像，该图像采集的动作如附图1所示，线激光扫描3D相机沿着Y方向进行精准的直线运动；

扫描出三维点云图像之后，该图像与被扫描对象的形状有着高度一致性，所以可以直接对被扫描对象进行二次处理，如尺寸检测、缺陷检测、或者定位引导进行切割、打磨或喷涂；但上述线激光扫描3D相机在实现采集图像的同时满足项目需求的情况下，需要满足以下条件：

1、相机拍摄的X方向因当与Y方向保持高度的垂直，如附图1中X方向与Y方向的垂直关系；

2、相机通常在精度与视野两种参数是成反比的，如图1虚线，虚线扩散越广，则相机拍摄的视野就大，但分辨率会相应降低，即视野越大精度就越低，那么在项目中遇到需要大视野并且高精度的需求情况下，就无法顾及周全；

3、相机扫描对象时，因为其内部构建有虚拟的3D坐标并将对象成像于该3D坐标中，但相机内置的虚拟坐标无法确定出相机本身在设备机械坐标上的位置，故而无法对上述对象进行设备引导动作；

通常上述条件在每个项目都会遇到，只是所产生的误差是否能达到能接受的范围而已。但这样大大的限制了线激光扫描3D相机硬件的最大性能，而产生了大量的资源浪费。

发明内容

本申请旨在实现激光3D视觉硬件校准、图像拼接、坐标系转换的技术效果以解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标系转换解决定点操作拍摄的问题，提供一种适用于激光3D视觉的三维标定板。

本申请为解决技术问题采用如下技术手段：

本申请提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，

所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状；

所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；

所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置。

进一步地，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面斜度相等但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成等腰梯形形状。

进一步地，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面斜度相等但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的等腰三角凹槽设于标定板上。

进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置与相机基准部垂直。

进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有若干相互拼接的三角凹槽。

进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位的中间部位分别贯穿开设有开口。

本申请提供一种适用于激光3D视觉的三维标定系统，线激光扫描3D相机、运动机构和上述述的适用于激光3D视觉的三维标定板；

所述运动机构驱动所述线激光扫描3D相机进行直线运动；

所述标定板位于线激光扫描3D相机的激光采集端的下方；

所述线激光扫描3D相机采集所述标定板的图像进行相机校准、拼接校准和坐标校准。

本申请还提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行相机校准的步骤包括：

S11，相机沿直线依次扫描标定板的第一基准斜面块的第一基准斜面、基准平面块的基准平面和第二基准斜面块的第二基准斜面，以依次采集所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图；

S12，采用预设于所述相机中的虚拟成像模型对所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图进行处理，以获取所述成像图中基准平面的采集长度；

S13，判断所述采集长度与基准平面的实际长度是否一致；

S14，若否，则进行下一步，若是，则判定所述相机绝对平行；

S15，确定所述采集长度与实际长度的偏差角度系数；

S16，根据所述偏差角度系数对相机进行对应的位置调整。

进一步地，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行拼接校准的步骤包括：

S21，当所述相机移动至第一拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图；

S22，当所述相机移动至圆孔阵列时，所述相机沿直线扫描圆孔阵列各排的圆孔，以获取各排圆孔的成像图，并随着相机的直线运动，逐步比对各排圆孔成像图是否完全重合，并输出圆孔拼接结果；

S23，当所述相机移动至第二拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，随后，判断所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图是否完全重合，并输出槽位拼接结果；

S24，若所述圆孔拼接结果和槽位拼接结果为完全重合，则判定所述相机在直线移动过程中不会发生视角偏差，若否，则进行下一步；

S25，获取步骤S22中各排圆孔成像图比对的第一偏差数值，以及获取步骤S23中所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图比对的第二偏差数值；

S26，根据所述第一偏差数值和第二偏差数值对所述相机进行对应的调整。

进一步地，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行坐标校准的步骤包括：

S31，所述相机依次扫描标定板各个角点位置上的定位柱，以获取所述定位柱的成像图；

S32，所述相机内置虚拟3D坐标，所述虚拟3D坐标的Y轴为相机直线运动方向，X轴与Y轴垂直，将所述定位柱的成像图置于虚拟3D坐标中，并根据所述定位柱顶面小孔在虚拟3D坐标中形成标点；

S33，控制所述相机移动的运动机构根据在所述虚拟3D坐标中形成的标点对相机进行对应的控制。

本申请提供了适用于激光3D视觉的三维标定板，具有以下有益效果：

本申请提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状，通过相机基准部实现相机3D视觉的硬件校准；所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上，通过第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列实现相机图像拼接的校准；所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置，通过若干个定位柱使相机内部校准3D坐标，以便于后期相机的操控；综上，以解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标系转换解决定点操作拍摄的问题。

附图说明

图1为现有背景技术中的相机移动位置原理图；

图2为本申请提出的适用于激光3D视觉的三维标定板一实施例的结构示意图；

图3为本申请提出的适用于激光3D视觉的三维标定板又一实施例的结构示意图；

图4为本申请提出的适用于激光3D视觉的三维标定板及相机移动方向一实施例的结构示意图；

图5为本申请提出的适用于激光3D视觉的三维标定板侧面一实施例的透视图；

图6为本申请提出的适用于激光3D视觉的三维标定系统一实施例的结构框图；

图7为本申请提供的适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法一实施例中的相机校准流程示意图；

图8为本申请提供的适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法一实施例中的相机拼接校准示意图；

图9为本申请提供的适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法一实施例中的坐标校准流程示意图；

本申请为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面将结合本申请的实施例中的附图，对本申请的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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”、“包含”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。在本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

参考附图2和附图3，为本申请一实施例中的适用于激光3D视觉的三维标定板的结构示意图；

本申请提出的一种适用于激光3D视觉的三维标定板，其为线激光扫描3D相机的图像采集对象；

标定板的板体本身分有相机基准部1、视图拼接部2和坐标定位部3，如附图2中虚线所示。

其中，

相机基准部1位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块11、第二基准斜面块13和基准平面块12，第一基准斜面块11和第二基准斜面块13固定设于基准平面块12的两侧，第一基准斜面块11和第二基准斜面块13的斜面具有预设斜度但方向相反与基准平面块12的平面相互构成梯形形状；

在一个优选的实施例中，第一基准斜面块11和第二基准斜面块13的斜面斜度相等但方向相反与基准平面块12的平面相互构成等腰梯形形状。

如附图3所示，在标定板的板体一侧的相机基准部1上，设有三个类梯台状的凸起部分，需要说明，在一些可拓展的情况下，类梯台状的凸起部分数量可设；其一凸起部分由第一基准斜面块11、第二基准斜面块13和基准平面块12构成。

具体的，上述的标定板的相机基准部1是用于校准相机是否绝对平行的，首先，需要将标定板的基准平面块12的基准平面磨床加工至平面度在0.01mm以内，该平面度即为基准平面的倾斜系数，采用千分表在该基准平面上进行校准，使相机与基准平面平行，随后检测，利用第一基准斜面块11的斜面和第二基准斜面块13的斜面进行测量，可以理解，这两个斜面设置在基准平面的两侧，此时通过相机内部的虚拟成像模型进行基准平面的采集长度计算，虚拟成像模型的采集长度计算方式为：

(1)对两个斜面进行延长，直到两个斜面相交(参考附图5)；

(2)在虚拟成像模型内置有三角算法，将两个斜面的延长长度导入至三角算法中，从而计算出平面的长度，及获取到基准平面的采集长度。

在相机得到上述的采集长度后，需要与标定板基准平面的实际长度进行比对，即采集长度与实际长度比对，例如采集长度11cm、实际长度10cm即能够判定相机发生了倾斜，进而进行对应的相机调整。

有益点：此测量方法可以避免线激光扫描相机本身存在X分辨率的限制从而导致测量误差，该成像原理在Z方向的分辨率和重复性都是最高的，所以通过此种计算可以将相机的最高性能发挥出来；而市面上的线激光扫描相机使用的都是激光三角测量法成像原理，直接进行扫描三角的基准平面长度，这样由于受到相机分辨率的影响，相机本身就不能很好的确定长度，因此扫描而出的长度不准确，进而长度与实际长度的对比结果也不准确。

标定板还具有视图拼接部2，其包括第一拼接槽位21、第二拼接槽位22和圆孔阵列23，圆孔阵列23(附图3虚线所框选范围内的圆孔称圆孔阵列23)贯穿排布于标定板的板体中间位置，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22分别设于圆孔阵列23的两侧位置的标定板上，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；

在一个优选的实施例中，第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面斜度相等但方向相反，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的等腰三角凹槽设于标定板上。另外，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22分别设于圆孔阵列23的两侧位置与相机基准部1垂直。并且，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22均具有若干相互拼接的三角凹槽。

具体的，相机通过视图拼接部2进行扫描图像的拼接校准，在校准后扫描的图像采集拼接的形式进行合成，能够有效解决视野与分辨率的反比问题，发挥相机的原本性能；上述的第一拼接槽位21和第二拼接槽位22分别设于圆孔阵列23的两侧，且第一拼接槽位21和第二拼接槽位22均设有两个三角凹槽位于标定板上(参考附图2)，需要说明的是，三角凹槽的数量随技术人员配置。

参考附图4，为本申请一实施例的标定板示意图；

在具体实施的过程中，相机沿Y方向进行移动以扫描标定板，根据移动扫描首先获取第一基准平面211、第一拼接槽位21的第一拼接斜面212及第二拼接斜面214、第二基准平面213，对应的成像图；随后，相机扫描获取第三基准平面221、第二拼接槽位22的第一拼接斜面222及第二拼接斜面224、第四基准平面223，对应的成像图；最终，将第一基准平面与第三基准平面的成像图进行重合判断是否完全重合、将第一拼接槽位21的第一拼接斜面及第二拼接斜面与第二拼接槽位22的第一拼接斜面及第二拼接斜面的成像图进行重合判断是否完全重合、将第二基准平面与第四基准平面的成像图进行重合判断是否完全重合；若能够完全的重合，则判定相机在移动的过程中不会发生偏差，该偏差包括上下位的偏差、转动方向上的偏差等。若不能够完全重合，则判定相机在移动过程中发生了偏差，需要进行对应的调整，上述调整包括人工调整和/或机械调整，本申请不做赘述。

需要说明的是，上述的圆孔阵列23同样用于图像拼接的校准，如图4将各排的圆孔进行重合，与上述原理相同，在此不做赘述。

有益点：

由于空间斜面与空间平面相交特征是最容易识别出两个图像的共面度和重合度，测量出其中的差距后进行拼合数据的调整，极大的减少了计算过程；由于相机本身的X方向分辨率会受到视野的限制(选择大视野的相机X方向分辨率就会降低。分辨率＝视野L/1280)。而圆孔被成像后可以采用算法进行采集圆孔中心点的位置，那么此种方式将X方向分辨率的影响通过增加采样数量(即圆孔的大小)进行了一个均值计算。捕捉到两个圆孔的终点后计算两个中心点之间的三维空间距离数值与实际的精加工图纸中的理论圆孔距离进行比对，调试到与理论距离竟可能一致后，说明图像在X方向的拼接已经完成。因此采用此种方法对X方向的拼接距离进行计算，也同样将X方向的影响得到了最大程度的降低。可以在线激光扫描相机有限的条件下拼接出尽可能高精度的图像出来。

在另一个实施例中，第一拼接槽位21和第二拼接槽位22的中间部位分别贯穿开设有开口，在减少标定板造材的前提下，还能引入新的判定条件，及判断两个开口是否完全重合的过程。

标定板还具有坐标定位部3，其包括若干个定位柱31，定位柱31的顶面上开设有小孔32，若干个定位柱31分别固定于标定板的各个角点位置。

具体的，坐标定位部3是用于对标相机的坐标系，可以理解，在相机内部内置虚拟3D坐标系，在相机扫描完毕标定板后，标定板的成像图成像于虚拟3D坐标系上，但此时，相机不知道自身的位置在于在坐标系的何处，该标定板的成像图还被相机发送至运动机构，在运动机构上成像该标定板的成像图，因此运动机构能够确定一个机械的坐标系，在该坐标系上存在相机的标号，以及标定板各定位柱31小孔32的标号，运动机构能够至相机定点的拍摄标定板的指定位置。

综上所述，本申请提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，所述标定板的板体本身分有相机基准部1、视图拼接部2和坐标定位部3，其中，所述相机基准部1位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块11、第二基准斜面块13和基准平面块12，所述第一基准斜面块11和第二基准斜面块13固定设于基准平面块12的两侧，所述第一基准斜面块11和第二基准斜面块13的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块12的平面相互构成梯形形状，通过相机基准部1实现相机3D视觉的硬件校准；所述视图拼接部2，具有第一拼接槽位21、第二拼接槽位22和圆孔阵列23，所述圆孔阵列23贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位21和第二拼接槽位22分别设于圆孔阵列23的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位21和第二拼接槽位22均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位21和第二拼接槽位22通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上，通过第一拼接槽位21、第二拼接槽位22和圆孔阵列23实现相机图像拼接的校准；所述坐标定位部3包括若干个定位柱31，所述定位柱31的顶面上开设有小孔32，所述若干个定位柱31分别固定于标定板的各个角点位置，通过若干个定位柱31使相机内部校准3D坐标，以便于后期相机的操控；综上，以解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标系转换解决定点操作拍摄的问题。

参考附图6，为一种适用于激光3D视觉的三维标定系统的结构框图，其包括线激光扫描3D相机、运动机构和上述的适用于激光3D视觉的三维标定板；

运动机构驱动线激光扫描3D相机进行直线运动；

标定板位于线激光扫描3D相机的激光采集端的下方；

线激光扫描3D相机采集标定板的图像进行相机校准、拼接校准和坐标校准。

由上述可知，本申请通过相机采集标定板的图像进行相机校准、拼接校准和坐标校准，因此：

参考附图7，为本申请提供的一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法的流程示意图，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行相机校准的步骤包括：

S11，相机沿直线依次扫描标定板的第一基准斜面块11的第一基准斜面、基准平面块12的基准平面和第二基准斜面块13的第二基准斜面，以依次采集第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图；

S12，采用预设于相机中的虚拟成像模型对第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图进行处理，以获取成像图中基准平面的采集长度；

S13，判断采集长度与基准平面的实际长度是否一致；

S14，若否，则进行下一步，若是，则判定相机绝对平行；

S15，确定采集长度与实际长度的偏差角度系数；

S16，根据偏差角度系数对相机进行对应的位置调整。

参考附图8，为本申请提供的一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法的流程示意图，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行拼接校准的步骤包括：

S21，当相机移动至第一拼接槽位21时，相机沿直线扫描标定板的第一拼接槽位21的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第一拼接槽位21的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图；

S22，当相机移动至圆孔阵列23时，相机沿直线扫描圆孔阵列23各排的圆孔，以获取各排圆孔的成像图，并随着相机的直线运动，逐步比对各排圆孔成像图是否完全重合，并输出圆孔拼接结果；

S23，当相机移动至第二拼接槽位22时，相机沿直线扫描标定板的第二拼接槽位22的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第二拼接槽位22的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，随后，判断第一拼接槽位21的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与第二拼接槽位22的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图是否完全重合，并输出槽位拼接结果；

S24，若圆孔拼接结果和槽位拼接结果为完全重合，则判定相机在直线移动过程中不会发生视角偏差，若否，则进行下一步；

S25，获取步骤S22中各排圆孔成像图比对的第一偏差数值，以及获取步骤S23中第一拼接槽位21的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与第二拼接槽位22的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图比对的第二偏差数值；

S26，根据第一偏差数值和第二偏差数值对相机进行对应的调整。

参考附图9，为本申请提供的一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法的流程示意图，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行坐标校准的步骤包括：

S31，相机依次扫描标定板各个角点位置上的定位柱31，以获取定位柱31的成像图；

S32，相机内置虚拟3D坐标，虚拟3D坐标的Y轴为相机直线运动方向，X轴与Y轴垂直，将定位柱31的成像图置于虚拟3D坐标中，并根据定位柱31顶面小孔32在虚拟3D坐标中形成标点；

S33，控制相机移动的运动机构根据在虚拟3D坐标中形成的标点对相机进行对应的控制。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，其特征在于，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，

所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状；

所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；

所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置。

2.根据权利要求1所述的适用于激光3D视觉的三维标定板，其特征在于，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面斜度相等但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成等腰梯形形状。

3.根据权利要求1所述的适用于激光3D视觉的三维标定板，其特征在于，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面斜度相等但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的等腰三角凹槽设于标定板上。

4.根据权利要求1所述的适用于激光3D视觉的三维标定板，其特征在于，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置与相机基准部垂直。

5.根据权利要求1所述的适用于激光3D视觉的三维标定板，其特征在于，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有若干相互拼接的三角凹槽。

6.根据权利要求1或3或4或5所述的适用于激光3D视觉的三维标定板，其特征在于，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位的中间部位分别贯穿开设有开口。

7.一种适用于激光3D视觉的三维标定系统，其特征在于，包括线激光扫描3D相机、运动机构和权利要求1至5任一项所述的适用于激光3D视觉的三维标定板；

所述运动机构驱动所述线激光扫描3D相机进行直线运动；

所述标定板位于线激光扫描3D相机的激光采集端的下方；

所述线激光扫描3D相机采集所述标定板的图像进行相机校准、拼接校准和坐标校准。

8.一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法，其特征在于，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行相机校准的步骤包括：

S11，相机沿直线依次扫描标定板的第一基准斜面块的第一基准斜面、基准平面块的基准平面和第二基准斜面块的第二基准斜面，以依次采集所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图；

S12，采用预设于所述相机中的虚拟成像模型对所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图进行处理，以获取所述成像图中基准平面的采集长度；

S13，判断所述采集长度与基准平面的实际长度是否一致；

S14，若否，则进行下一步，若是，则判定所述相机绝对平行；

S15，确定所述采集长度与实际长度的偏差角度系数；

S16，根据所述偏差角度系数对相机进行对应的位置调整。

9.根据权利要求8所述的适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法，其特征在于，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行拼接校准的步骤包括：

S21，当所述相机移动至第一拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图；

S22，当所述相机移动至圆孔阵列时，所述相机沿直线扫描圆孔阵列各排的圆孔，以获取各排圆孔的成像图，并随着相机的直线运动，逐步比对各排圆孔成像图是否完全重合，并输出圆孔拼接结果；

S23，当所述相机移动至第二拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，随后，判断所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图是否完全重合，并输出槽位拼接结果；

S24，若所述圆孔拼接结果和槽位拼接结果为完全重合，则判定所述相机在直线移动过程中不会发生视角偏差，若否，则进行下一步；

S25，获取步骤S22中各排圆孔成像图比对的第一偏差数值，以及获取步骤S23中所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图比对的第二偏差数值；

S26，根据所述第一偏差数值和第二偏差数值对所述相机进行对应的调整。

10.根据权利要求8所述的适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法，其特征在于，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行坐标校准的步骤包括：

S31，所述相机依次扫描标定板各个角点位置上的定位柱，以获取所述定位柱的成像图；

S32，所述相机内置虚拟3D坐标，所述虚拟3D坐标的Y轴为相机直线运动方向，X轴与Y轴垂直，将所述定位柱的成像图置于虚拟3D坐标中，并根据所述定位柱顶面小孔在虚拟3D坐标中形成标点；

S33，控制所述相机移动的运动机构根据在所述虚拟3D坐标中形成的标点对相机进行对应的控制。

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