CN112146855A - 一种标定方法、标定装置及标定系统 - Google Patents

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CN112146855A CN201910571035.3A CN201910571035A CN112146855A CN 112146855 A CN112146855 A CN 112146855A CN 201910571035 A CN201910571035 A CN 201910571035A CN 112146855 A CN112146855 A CN 112146855A
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刘秋鹏
薛梦萍
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Abstract

本发明公开了一种标定方法、标定装置及标定系统，用于对视觉检测系统进行位置标定，所述标定装置包括激光模组，点亮激光模组,光束透过菲涅耳透镜在成像板上成像，控制工业相机完成第一次拍照，旋转一个角度，控制工业相机完成第二次拍照；计算两次拍照的激光成像点的像素坐标，从而计算出角度与像素之间的关系，本发明解决了视觉检测系统安装距离误差、透镜焦距误差而引起的位置计算误差，通过使用一台标定系统对多台视觉检测系统进行位置标定，能保证每台视觉检测系统的检测一致性及测量精度。

Description

一种标定方法、标定装置及标定系统
技术领域
本发明涉及视觉检测应用领域，具体涉及一种标定方法、标定装置及标定系统。
技术背景
在车灯光学检测过程中，根据法规，前照灯的配光性能需要在距离前照灯基准中心25m的垂直配光屏幕上测量，而实际生产中会使用透镜将距离控制在1m左右，来模拟25m距离的成像，并使用视觉检测的方法，从而降低产线占地面积，并提高测试效率。
位置信息在车灯配光报告中使用的是角度单位，而在相机中使用的是像素单位，我们需要找到角度与像素之间的对应关系。
由于设备的加工误差、安装误差，会造成车灯到透镜的距离、透镜到成像板的距离与设计值之间的误差，再加上透镜本身的焦距误差，如果使用设计值进行理论计算的话，会与实际情况有较大误差，并且难以保证每台设备的检测一致性。
发明内容
本发明为了找到角度与像素之间的对应关系，即计算角度单位内的像素点个数，提供了一种标定方法，解决了采用理论值计算出视觉检测系统角度与像素之间的对应关系存在误差的问题，本发明能提高视觉检测系统检测结果的准确性并且提高多台视觉检测系统检测结果的一致性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种标定方法，所述方法包括：
S1点亮激光模组，然后所述激光模组转到位置A，在成像板上会得到P1点，控制工业相机完成第一次拍照，接着所述激光模组转动θ角度，到达位置B，在所述成像板上会得到P2点，控制所述工业相机完成第二次拍照；
S2获取所述工业相机拍照的两次图像；
S3对获取到的两次图像进行图像处理，计算P1和P2的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)；
S4计算角度单位内的像素点个数P。
进一步地，所述视觉检测系统的角度单位设置为1％，1％＝arctan(0.01)＝0.572939度。
进一步地，若所述激光模组做横向转动，则计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure BDA0002110879350000021
若所述激光模组做竖向转动，则计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure BDA0002110879350000022
Figure BDA0002110879350000023
进一步地，所述计算P1和P2的像素坐标的方法包括：
a.将两次获取的图像转成灰度图；
b.对灰度图进行阀值处理，得到二维图像；
c.对二维图像进行面积过滤，将不需要的部分滤除；
d.对图像进行膨胀处理；
e.采用高斯找线；
f.对找到的线条进行合并；
g.对找到的线条进行过滤；
h.判断找到的线条是否是两条线；
i.若找到的线条是两条线，则继续计算P1和P2点的像素坐标。
本发明为了找到角度与像素之间的对应关系，即计算角度单位内的像素点个数，提供了一种标定装置，解决了采用理论值计算出视觉检测系统角度与像素之间的对应关系存在误差的问题，本发明能提高视觉检测系统检测结果的准确性并且提高多台视觉检测系统检测结果的一致性。
一种标定装置，包括激光模组和成像板，所述激光模组和成像板之间设有透镜，所述激光模组包括激光发生器和旋转座，所述激光发生器固定在旋转座上，所述旋转座可转动地安装在固定座上，所述固定座上固定电机，所述旋转座由所述电机驱动偏转。
进一步地，所述标定装置还包括：
工业相机，所述工业相机用于拍摄成像板上的图像；
工业电脑，所述工业电脑连接所述工业相机，对所述工业相机拍摄的图像进行处理和计算。
进一步地，所述标定装置还包括支撑所述固定座的支撑杆和固定安装所述支撑杆的承载板，所述承载板可拆装地安装在检测台上。
进一步地，所述透镜为菲涅耳透镜，初始状态下所述菲涅耳透镜的中心点与所述激光发生器的轴线在一条水平线上，所述菲涅耳透镜的中心与所述激光发生器的发光点的距离为350mm，所述菲涅耳透镜的中心与所述成像板的中心的距离为700mm。
本发明为了找到角度与像素之间的对应关系，即计算角度单位内的像素点个数，提供了一种标定系统，解决了采用理论值计算出视觉检测系统角度与像素之间的对应关系存在误差的问题，本发明能提高视觉检测系统检测结果的准确性并且提高多台视觉检测系统检测结果的一致性。
一种标定系统，所述装置包括：
图像生成模块，用于在标定系统的成像板上两次成像；
图像获取模块，获取所述两次成像；
图像处理模块，对获取到的两次成像进行图像处理，计算两次成像中的成像点的像素坐标；
计算模块，计算角度单位内的像素点个数P。
进一步地，两次成像分别得到P1点和P2点，计算得到P1点和P2点的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)，然后计算角度单位内的像素点个数P，计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure BDA0002110879350000041
或者
Figure BDA0002110879350000042
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明采用标定系统对视觉检测系统进行标定，找到视觉检测系统角度与像素的关系，解决了现有技术中采用理论计算角度与像素的关系，会与实际情况有较大误差的问题，本发明能够消除视觉检测系统的测量误差，并且保证每台视觉检测系统的检测一致性，提高测试精确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种标定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种标定系统的原理框图；
图3为本发明实施例提供的一种标定系统的俯视图。
具体实施例
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的一种标定方法的流程图，本实施例提供了一种标定方法，用于对车灯视觉检测系统进行位置标定，通过计算出视觉检测系统角度与像素的对应关系，从而在测量车灯时能够准确找到国标GB25991-2010中的测试点对应在图像中的实际像素坐标，解决了采用理论值技术出视觉检测系统角度与像素之间的对应关系存在误差的问题，本发明能提高视觉检测系统检测结果的准确性并且提高多台视觉检测系统检测结果的一致性。
具体地，该方法包括：
S1点亮激光模组23，然后工业电脑12控制电机21带动激光模组23转动到位置A，激光束透过菲涅耳透镜13在成像板14上成像，在成像板14上会得到P1点，控制工业相机11完成第一次拍照，接着工业电脑12控制电机21带动激光模组23转动θ角度，到达位置B,此时在成像板14上会得到P2点，控制工业相机11进行第二次拍照；
S2获取相机11拍摄的两次图像；
S3分别对获取到的两次图像进行图像处理，计算P1和P2的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)；
S4然后计算计算角度单位内的像素点个数P；
进一步地，视觉检测系统的角度单位设置为1％，1％＝arctan(0.01)＝0.572939度。
进一步地，若激光模组23做横向转动，则计算角度与像素的关系的方式为：
Figure BDA0002110879350000061
若激光模组23做竖向转动，则计算角度与像素的关系的方式为：
Figure BDA0002110879350000062
进一步地，计算P1和P2的像素坐标的方法包括：
a.将两次获取的图像转成灰度图；
b.对灰度图进行阀值处理，得到二维图像；
c.对二维图像进行面积过滤，将不需要的部分滤除；
d.对图像进行膨胀处理；
e.采用高斯找线；
f.对找到的线条进行合并；
g.对找到的线条进行过滤；
h.判断找到的线条是否是两条线；
i.若找到的线条是两条线，则继续计算P1和P2点的像素坐标。
本发明还提供了一种标定装置，该标定装置用于对视觉检测系统进行标定，如图2和图3所示，该标定装置包括激光模组23和成像板14，激光模组23和成像板14之间设有透镜13，激光模组23包括激光发生器和旋转座，激光发生器固定在旋转座上，旋转座可转动地安装在固定座上，固定座上固定电机21，旋转座由电机21驱动偏转。
进一步地，标定装置还包括：
工业相机11，工业相机11用于拍摄成像板14上的图像；
工业电脑12，工业电脑12连接工业相机11，对工业相机11拍摄的图像进行处理和计算。
进一步地，标定装置还包括支撑固定座的支撑杆和固定安装支撑杆的承载板24，承载板24可拆装地安装在视觉检测系统上，即检测台上。
进一步地，透镜13为菲涅耳透镜13，初始状态下菲涅耳透镜13的中心点与激光发生器的轴线在一条水平线上，菲涅耳透镜13的中心与激光发生器的发光点的距离为350mm，菲涅耳透镜13的中心与成像板14的中心的距离为700mm。
进一步地，该视觉检测系统包括电源供应器10，电源供应器10为标定装置供电，具体地，电源供应器10单组输出、带主动式PFC调节，电源供应器10采用的型号为RSP-100-24，其功能是输出24V电压为标定系统及工业相机11供电，电源供应器10具有短路、过负载、过电压、过温度保护等特点。
进一步地，工业相机11采用的型号为Mer-200-14gc，其功能是采集图像，工业相机11具有高分辨率、高清晰度、低噪声、尺寸小巧、安装方便等优点。
进一步地，工业电脑12采用的型号为IPC-7120，其功能是作为系统的总控制器，运行软件、控制电机21和处理图像。
进一步地，标定装置还包括降压模块22，降压模块22电连接电源供应器10，激光模组23电连接降压模块22，具体地，降压模块22采用的型号为LM2596，降压模块22具有宽压输入、可调输出体积小、成本低等优点，其功能是为激光模组23供电，通过调节降压模块22的输出电压从而可调整激光模组23亮度。
进一步地，电机21为串口控制驱动一体型步进电机21，电机21采用的型号为VSMD102025T，其功能是为位置标定系统提供一个标准的输入角度，电机21具有体积小、接线简单、易于控制等优点。
进一步地，激光发生器为十字激光发生器，十字激光发生器输入电压为3-5V，十字激光发生器采用的型号为TZL2090，其功能是透过菲涅耳透镜13在成像板14上打出一个十字光形，计算两条线的交叉点位置坐标，即像素坐标。
本发明还提供了一种标定系统，该系统应用于上述的标定装置，具体地，该系统包括：
图像生成模块，用于在标定系统的成像板14上两次成像；
图像获取模块，获取两次成像；
图像处理模块，对获取到的两次成像进行图像处理，计算两次成像中的成像点的像素坐标；
计算模块，计算角度单位内的像素点个数P。
进一步地，两次成像分别得到P1点和P2点，计算得到P1点和P2点的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)，然后计算角度单位内的像素点个数P，计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure BDA0002110879350000091
或者
Figure BDA0002110879350000092
本发明还提供了一种视觉检测系统的位置标定操作方法，具体如下：
将上述的标定系统对接视觉检测系统，然后打开工业电脑12中的系统软件，接着打开标定界面，点击一键标定按钮即可得出角度与像素的关系。
综上，本发明提供的一种标定方法、标定装置及标定系统通过计算出视觉检测系统角度和像素的关系，然后在测量被测物时，根据的角度与像素的关系计算实际被测物测试点的位置信息，以便消除视觉检测系统的测量误差，将每台视觉检测系统都进行标定后，能够保证每台视觉检测系统的检测一致性，从而提高测试结果的精确度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种标定方法，其特征在于，所述方法包括：
S1点亮激光模组，然后所述激光模组转到位置A，在成像板上会得到P1点，控制工业相机完成第一次拍照，接着所述激光模组转动θ角度，到达位置B，在所述成像板上会得到P2点，控制所述工业相机完成第二次拍照；
S2获取所述工业相机拍照的两次图像；
S3对获取到的两次图像进行图像处理，计算P1和P2的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)；
S4计算角度单位内的像素点个数P。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述视觉检测系统的角度单位设置为1％，1％＝arctan(0.01)＝0.572939度。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，若所述激光模组做横向转动，则计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure FDA0002110879340000011
若所述激光模组做竖向转动，则计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure FDA0002110879340000012
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述计算P1和P2的像素坐标的方法包括：
a.将两次获取的图像转成灰度图；
b.对灰度图进行阀值处理，得到二维图像；
c.对二维图像进行面积过滤，将不需要的部分滤除；
d.对图像进行膨胀处理；
e.采用高斯找线；
f.对找到的线条进行合并；
g.对找到的线条进行过滤；
h.判断找到的线条是否是两条线；
i.若找到的线条是两条线，则继续计算P1和P2点的像素坐标。
5.一种标定装置，其特征在于，包括激光模组和成像板，所述激光模组和成像板之间设有透镜，所述激光模组包括激光发生器和旋转座，所述激光发生器固定在旋转座上，所述旋转座可转动地安装在固定座上，所述固定座上固定，所述旋转座由所述电机驱动偏转。
6.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括：
工业相机，所述工业相机用于拍摄成像板上的图像；
工业电脑，所述工业电脑连接所述工业相机，对所述工业相机拍摄的图像进行处理和计算。
7.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括支撑所述固定座的支撑杆和固定安装所述支撑杆的承载板，所述承载板可拆装地安装在检测台上。
8.根据权利要求7所述的标定装置，其特征在于，所述透镜为菲涅耳透镜，初始状态下所述菲涅耳透镜的中心点与所述激光发生器的轴线在一条水平线上，所述菲涅耳透镜的中心与所述激光发生器的发光点的距离为350mm，所述菲涅耳透镜的中心与所述成像板的中心的距离为700mm。
9.一种标定系统，其特征在于，所述装置包括：
图像生成模块，用于在标定系统的成像板上两次成像；
图像获取模块，获取所述两次成像；
图像处理模块，对获取到的两次成像进行图像处理，计算两次成像中的成像点的像素坐标；
计算模块，计算角度单位内的像素点个数P。
10.根据权利要求9所述的标定系统，其特征在于，两次成像分别得到P1点和P2点，计算得到P1点和P2点的像素坐标，P1点的像素坐标标示为(PixP1，FixP1)，P2点的像素坐标标示为(PixP2，FixP2)，然后计算角度单位内的像素点个数P，计算角度单位内的像素点个数P的方式为：
Figure FDA0002110879340000031
或者
Figure FDA0002110879340000032
Figure FDA0002110879340000033
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CN112815876A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 合肥视涯技术有限公司 一种双目头戴式显示设备平行度检测装置和方法

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