CN114862966A - 一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统，标定带由多个长度相等的标定带线阵组成，每个标定带线阵都包含一个长度相同的一维码段和一个等边三角形段，等边三角形段包括边长相同交替设置的正向等边三角形与倒向等边三角形；标定系统包括：光源、线阵相机、线阵相机支架、线阵相机底座、标定带和标定校准模块，线阵相机支架横梁上等间距设置多个线阵相机底座，线阵相机底座的顶端连接线阵相机支架，底端连接线阵相机，线阵相机在X、Y和Z方向移动，每个线阵相机通过电路连接标定校准模块；标定带在线阵相机支架的垂直下方，并与被测物可拆卸连接；本发明的标定带和标定系统减少了标定步骤，降低了标定操作的复杂性。

Description

一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统

技术领域

本发明涉及多线阵相机标定技术领域，尤其涉及一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统。

背景技术

机器视觉检测技术通过图像采集设备拍摄检测目标，利用图像处理方法进行分析，并自动输出检测结果。在工业领域中机器视觉检测技术得到广泛应用，其中，工业产品表面的质量缺陷检测是其应用的主要方向。但由于部分工业产品表面积大、检测精度要求高、生产速度快等特点导致使用单个线阵相机的图像采集设备无法满足实际要求，因此在实际应用中需要采用多线阵相机同时拍摄检测目标的方式进行质量检测。

多线阵相机在拍摄检测目标之前需要进行高精度的标定校准操作，以保证每台相机的成像效果一致。现有的标定校准操作存在操作过程繁琐、效率低，容易产生误差影响精度等问题，不利于实际生产环境中进行标定校准操作。

因此希望有一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统，其解决了多线阵相机标定校准步骤繁琐，标定速度缓慢和标定精度低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带，应用于机器视觉检测中对多线阵相机的标定校准，其特征在于，所述标定带由多个长度相等的标定带线阵组成，所述标定带线阵的长度为α；每个标定带线阵都包含一个长度相同的一维码段和一个等边三角形段，所述一维码段的长度为θ，所述等边三角形段的长度为β，所述等边三角形段包括边长相同交替设置的正向等边三角形与倒向等边三角形，且每个等边三角形段有且仅有一个等边三角形。

可选地，所述等边三角形为黑色实心填充形式，所述等边三角形等间距设置。

可选地，所述一维码段是由粗细不同的线段排列组成，包含一维码定位编号数据，从所述标定带左端向右端设置的第一组一维码定位编号为00、第二组一维码定位编号为01和第三组一维码定位编号为02，以此类推。

可选地，所述标定带的长度与被测物的宽度相等，所述一维码段和所述等边三角形段的数量与线阵相机的视野范围有关，每个线阵相机视野范围内包含三组以上完整的所述一维码段和所述等边三角形段。

本发明实施例还提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带的标定系统，包括：光源、线阵相机、线阵相机支架、线阵相机底座、所述标定带和标定校准模块，其特征在于：线阵相机支架整体呈龙门架形状横跨所述被测物，线阵相机支架横梁上等间距设置多个线阵相机底座，线阵相机底座的顶端连接线阵相机支架，线阵相机底座的底端连接线阵相机，沿所述标定带长度方向为X方向,沿所述标定带宽度方向为Y方向,沿所述标定带高度方向为Z方向，线阵相机在X、Y和Z方向移动，每个线阵相机通过电路连接标定校准模块；所述标定带设置在所述线阵相机支架的垂直下方，并与所述被测物可拆卸连接；光源为条形光源且横跨所述被测物设置，光源的长度大于或等于所述被测物体的宽度。

本发明实施例还提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带的标定方法，包括以下步骤：

步骤一：部署标定环境；将所述线阵相机安装在所述线阵相机底座上，调整所述线阵相机在X、Y和Z方向的位置，使所述多线阵相机延X方向等间距分布，并且在Y和Z方向上基本对齐，相邻的所述线阵相机之间间距小于单个线阵相机在所述被测物上的成像宽度，所述标定带与所述被测物表面贴合设置；

步骤二：校准所述多线阵相机焦距；所述多线阵相机对所述标定带成像，并将成像数据发送至所述标定校准模块，所述标定校准模块对每个线阵相机的成像数据进行梯度计算，所述等边三角形的内部边缘梯度值为Q，外部边缘梯度值为P，梯度值差A＝|P-Q|，分别调整每个所述线阵相机的焦距，使所述线阵相机成像数据的梯度值差A为最小值，确保图像清晰度；

步骤三：调整所述线阵相机的水平度；沿Z方向调整所述线阵相机的的位置，使每个线阵相机成像数据中所述等边三角形段的长度值β都相同，且所述等边三角形段的长度值β为最小值，进而使每个线阵相机处于同一水平面；

步骤四：调整所述线阵相机的共线度；沿Y方向旋转所述线阵相机角度，每个线阵相机视野的水平中轴线在相邻的正向等边三角形和倒向等边三角形中的投影线段都相等，完成每个所述线阵相机共线校准；

步骤五：沿X方向调整所述线阵相机，完成成像拼接；所述标定校准模块提取每个线阵相机的成像数据，包括：完整的所述一维码定位编号、第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码结束位置到成像右侧边部距离值C、第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码开始位置到成像左侧边部距离值D，通过对所述一维码定位编号、距离值C和距离值D的判断对所述标定带成像进行拼接处理。

可选地，所述步骤五进行判断具体包括：

一维码重复；第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码定位编号与第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码定位编号重复时，第一线阵相机延X方向向左移动，使第一线阵相机右侧视野向左缩短至重复的一维码结束位置，第二线阵相机延X方向向右移动，使第二线阵相机左侧视野向右缩短至重复的一维码结束位置，完成标定。

可选地，所述步骤五进行判断具体还包括：

拼接处一维码定位编号不连续且无重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像无重合区域，C+D＜2β+θ，第二线阵相机沿X方向向左移动，靠近第一线阵相机，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

可选地，所述步骤五进行判断具体进一步包括：

拼接处一维码定位编号不连续且有重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像有重合区域，C+D＞2β+θ，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

可选地，所述步骤五进行判断具体更进一步包括：

拼接处一维码定位编号连续；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号连续，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

本发明的有益效果是：本发明一种基于一维码的多线阵相机快速标定带使用一维码作为线阵相机拍摄成像的拼接定位特征信息，并使用正倒交替的等边三角形作为多线阵相机的标定定位信息。本发明一种基于一维码的多线阵相机快速标定系统在标定带和被测物保持静止的状态下，只需对标定带成像，即可调整多线阵相机位置，实现多线阵相机快速标定过程，由此有效降低了标定操作过程的复杂性，减少了标定操作的步骤，提升了多线阵相机标定的速度和准确度。

附图说明

图1为本发明基于一维码的多线阵相机快速标定带的示意图；

图2为本发明基于一维码的多线阵相机快速标定系统的结构示意图；

图3为本发明标定系统在成像拼接处一维码重复的处理示意图。

图4为本发明标定系统在成像拼接处一维码定位编号不连续且无重合区域的处理示意图。

图5为本发明标定系统在成像拼接处一维码定位编号不连续且有重合区域的处理示意图。

图6为本发明标定系统在成像拼接处一维码定位编号连续的处理示意图。

图7为本发明标定系统的标定校准模块显示多线阵相机标定工具焦距、水平度和共线标注界面。

图8为本发明标定系统的标定校准模块显示多线阵相机标定工具多相机拼接界面。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

多线阵相机在拍摄检测目标之前需要进行高精度的标定校准操作，以保证每台相机的成像效果一致。因此，为了提供一种简单高效的标定校准操作，本发明实施例中提供了一种基于一维码的多线阵相机快速标定带及标定系统，通过使用具有一维码和正倒交替的等边三角形的标定带，本发明的多线阵相机快速标定系统有效降低了标定操作过程的复杂性，减少了标定操作的步骤，提升了多线阵相机标定的速度和准确度。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带，应用于机器视觉检测中对多线阵相机的标定校准，所述标定带由3个长度相等的标定带线阵组成，每个标定带线阵的长度为α；每个标定带线阵都包含一个长度相同的一维码段和一个等边三角形段，所述一维码段的长度为θ，所述等边三角形段的长度为β，所述等边三角形段包括边长相同交替设置的两个正向等边三角形与一个倒向等边三角形，且每个等边三角形段有且仅有一个等边三角形。

本发明实施例提出的一维码和正倒交替的等边三角形，为线阵相机拍摄成像提供了拼接定位特征信息，并为多线阵相机的标定提供定位信息，由此降低标定操作过程的复杂性，提升多线阵相机标定的速度和准确度。

实施例二

本实施例提供一个更详细的基于一维码的多线阵相机快速标定带，多线阵相机快速标定带包含的一维码段和等边三角形段数量相同。

正倒交替的等边三角形布置于等边三角形段的中间，正倒交替的等边三角形为黑色实心填充形式，正倒交替的等边三角形等间距设置。

一维码段是由粗细不同的线段排列组成，包含一维码定位编号数据，从所述标定带左端向右端设置的第一组一维码定位编号为00、第二组一维码定位编号为01和第三组一维码定位编号为02，以此类推。

所述标定带的长度与被测物的宽度相等，所述一维码段和所述等边三角形段的数量与线阵相机的视野范围有关，每个线阵相机视野范围内包含三组以上完整的所述一维码段和所述等边三角形段。

实施例三

如图2所示，本发明实施例提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带的标定系统，包括：光源3、线阵相机1、线阵相机支架2、线阵相机底座、标定带5、标定校准模块和被测物4，其特征在于：线阵相机支架2整体呈龙门架形状横跨被测物4上方，线阵相机支架2横梁上等间距设置多个线阵相机底座，线阵相机底座的顶端连接线阵相机支架2，线阵相机底座的底端连接线阵相机1，沿标定带5长度方向为X方向,沿标定带5宽度方向为Y方向,沿标定带5高度方向为Z方向，线阵相机1在X、Y和Z方向移动，线阵相机1通过电路连接标定校准模块；标定带5设置在线阵相机支架2的垂直下方，并与被测物4可拆卸连接；光源3为条形光源且横跨被测物4设置，光照范围覆盖相机视野，光源3的长度大于被测物体4的宽度。在另一具体实施例中，光源的长度等于被测物体的宽度。

线阵相机数量与被测物宽幅和检测精度有关，宽幅越大以及精度要求越高，需要的相机数量越多。

实施例四

本发明实施例提供一种基于一维码的多线阵相机快速标定带的标定方法，包括以下步骤：

步骤一：部署标定环境；将所述线阵相机安装在所述线阵相机底座上，调整所述线阵相机在X、Y和Z方向的位置，使所述多线阵相机延X方向等间距分布，并且在Y和Z方向上基本对齐，相邻的所述线阵相机之间间距小于单个线阵相机在所述被测物上的成像宽度，所述标定带与所述被测物表面贴合设置；

步骤二：校准所述多线阵相机焦距；所述多线阵相机对所述标定带成像，并将成像数据发送至所述标定校准模块，所述标定校准模块对每个线阵相机的成像数据进行梯度计算，所述等边三角形的内部边缘梯度值为Q，外部边缘梯度值为P，梯度值差A＝|P-Q|，分别调整每个所述线阵相机的焦距，使所述线阵相机成像数据的梯度值差A为最小值，确保图像清晰度；

步骤三：如图7所示，调整所述线阵相机的水平度；沿Z方向调整所述线阵相机的的位置，使每个线阵相机成像数据中所述等边三角形段的长度值β都相同，且所述等边三角形段的长度值β为最小值，进而使每个线阵相机处于同一水平面；

步骤四：如图7所示，调整所述线阵相机的共线度；沿Y方向旋转所述线阵相机角度，每个线阵相机视野的水平中轴线在相邻的正向等边三角形和倒向等边三角形中的投影线段都相等，完成每个所述线阵相机共线校准；

步骤五：如图8所示，沿X方向调整所述线阵相机，完成成像拼接；所述标定校准模块提取每个线阵相机的成像数据，包括：完整的所述一维码定位编号、第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码结束位置到成像右侧边部距离值C、第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码开始位置到成像左侧边部距离值D，通过对所述一维码定位编号、距离值C和距离值D的判断对所述标定带成像进行拼接处理。

如图3所示，所述步骤五进行判断具体包括：

一维码重复；第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码定位编号与第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码定位编号重复时，第一线阵相机延X方向向左移动，使第一线阵相机右侧视野向左缩短至重复的一维码结束位置，第二线阵相机延X方向向右移动，使第二线阵相机左侧视野向右缩短至重复的一维码结束位置，完成标定。

如图4所示，所述步骤五进行判断具体还包括：

拼接处一维码定位编号不连续且无重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像无重合区域，C+D＜2β+θ，第二线阵相机沿X方向向左移动，靠近第一线阵相机，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

如图5所示，所述步骤五进行判断具体进一步包括：

拼接处一维码定位编号不连续且有重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像有重合区域，C+D＞2β+θ，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

如图6所示，所述步骤五进行判断具体更进一步包括：

拼接处一维码定位编号连续；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号连续，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于一维码的多线阵相机快速标定带，应用于机器视觉检测中对多线阵相机的标定校准，其特征在于，所述标定带由多个长度相等的标定带线阵组成，所述标定带线阵的长度为α；每个标定带线阵都包含一个长度相同的一维码段和一个等边三角形段，所述一维码段的长度为θ，所述等边三角形段的长度为β，所述等边三角形段包括边长相同交替设置的正向等边三角形与倒向等边三角形，且每个等边三角形段有且仅有一个等边三角形。

2.如权利要求1所述的基于一维码的多线阵相机快速标定带，其特征在于：所述等边三角形为黑色实心填充形式，所述等边三角形等间距设置。

3.如权利要求2所述的基于一维码的多线阵相机快速标定带，其特征在于：所述一维码段是由粗细不同的线段排列组成，包含一维码定位编号数据，从所述标定带左端向右端设置的第一组一维码定位编号为00、第二组一维码定位编号为01和第三组一维码定位编号为02，以此类推。

4.如权利要求3所述的基于一维码的多线阵相机快速标定带，其特征在于：所述标定带的长度与被测物的宽度相等，所述一维码段和所述等边三角形段的数量与线阵相机的视野范围有关，每个线阵相机视野范围内包含三组以上完整的所述一维码段和所述等边三角形段。

5.一种使用权利要求1-4之一的基于一维码的多线阵相机快速标定带的标定系统，包括：光源、线阵相机、线阵相机支架、线阵相机底座、所述标定带和标定校准模块，其特征在于：线阵相机支架整体呈龙门架形状横跨所述被测物，线阵相机支架横梁上等间距设置多个线阵相机底座，线阵相机底座的顶端连接线阵相机支架，线阵相机底座的底端连接线阵相机，沿所述标定带长度方向为X方向,沿所述标定带宽度方向为Y方向,沿所述标定带高度方向为Z方向，线阵相机在X、Y和Z方向移动，每个线阵相机通过电路连接标定校准模块；所述标定带设置在所述线阵相机支架的垂直下方，并与所述被测物可拆卸连接；光源为条形光源且横跨所述被测物设置，光源的长度大于或等于所述被测物体的宽度。

6.一种使用权利要求5所述的基于一维码的多线阵相机快速标定系统的标定方法，包括以下步骤：

步骤一：部署标定环境；将所述线阵相机安装在所述线阵相机底座上，调整所述线阵相机在X、Y和Z方向的位置，使所述多线阵相机延X方向等间距分布，并且在Y和Z方向上基本对齐，相邻的所述线阵相机之间间距小于单个线阵相机在所述被测物上的成像宽度，所述标定带与所述被测物表面贴合设置；

步骤二：校准所述多线阵相机焦距；所述多线阵相机对所述标定带成像，并将成像数据发送至所述标定校准模块，所述标定校准模块对每个线阵相机的成像数据进行梯度计算，所述等边三角形的内部边缘梯度值为Q，外部边缘梯度值为P，梯度值差A＝|P-Q|，分别调整每个所述线阵相机的焦距，使所述线阵相机成像数据的梯度值差A为最小值，确保图像清晰度；

步骤三：调整所述线阵相机的水平度；沿Z方向调整所述线阵相机的的位置，使每个线阵相机成像数据中所述等边三角形段的长度值β都相同，且所述等边三角形段的长度值β为最小值，进而使每个线阵相机处于同一水平面；

步骤四：调整所述线阵相机的共线度；沿Y方向旋转所述线阵相机角度，每个线阵相机视野的水平中轴线在相邻的正向等边三角形和倒向等边三角形中的投影线段都相等，完成每个所述线阵相机共线校准；

步骤五：沿X方向调整所述线阵相机，完成成像拼接；所述标定校准模块提取每个线阵相机的成像数据，包括：完整的所述一维码定位编号、第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码结束位置到成像右侧边部距离值C、第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码开始位置到成像左侧边部距离值D，通过对所述一维码定位编号、距离值C和距离值D的判断对所述标定带成像进行拼接处理。

7.如权利要求6所述的基于一维码的多线阵相机快速标定系统的标定方法，所述步骤五进行判断具体包括：

一维码重复；第一线阵相机拍摄成像最右侧完整一维码定位编号与第二线阵相机拍摄成像最左侧完整一维码定位编号重复时，第一线阵相机延X方向向左移动，使第一线阵相机右侧视野向左缩短至重复的一维码结束位置，第二线阵相机延X方向向右移动，使第二线阵相机左侧视野向右缩短至重复的一维码结束位置，完成标定。

8.如权利要求6所述的基于一维码的多线阵相机快速标定系统的标定方法，所述步骤五进行判断具体还包括：

拼接处一维码定位编号不连续且无重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像无重合区域，C+D＜2β+θ，第二线阵相机沿X方向向左移动，靠近第一线阵相机，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

9.如权利要求6所述的基于一维码的多线阵相机快速标定系统的标定方法，所述步骤五进行判断具体进一步包括：

拼接处一维码定位编号不连续且有重合区域；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号不连续且第一线阵相机拍摄成像与第二线阵相机拍摄成像有重合区域，C+D＞2β+θ，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

10.如权利要求6所述的基于一维码的多线阵相机快速标定系统的标定方法，所述步骤五进行判断具体更进一步包括：

拼接处一维码定位编号连续；第一线阵相机拍摄成像和第二线阵相机拍摄成像的拼接处一维码定位编号连续，第二线阵相机沿X方向向右移动，直到C+D＝2β+θ，完成标定。

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