CN116297181A - 一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，利用工业相机取图，以获取标定板中的特征点，并建立工业相机的像素坐标与标定板的物理坐标系关系R1；利用激光根据设置好的理论坐标在物体上标记出特征点；工业相机拍摄激光标记出的特征点图片，识别出激光标记出的特征点的像素坐标，建立像素坐标和激光坐标系之间的关系R2；根据R1和R2两种坐标关系，得到扫描振镜坐标系和标定板的物理坐标系关系R3，进而得到扫描振镜坐标系理论值和实际物理坐标对应的补偿值。本发明不仅解决传统校正方式遇到的错误输入问题和耗时问题，而且还能在精度方面有媲美高精度测量设备优势，避免了高精度设备测量中人工输入数据带来繁琐性问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光扫描振镜校正领域，尤其涉及一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法。
背景技术
激光扫描振镜校正，通常是为激光标记的物理坐标系位置做校正，校正后，使得激光打标位置，与实际物理坐标位置一致。现在一般采用直尺或者游标卡尺测量工具，直尺或者游标卡尺量出激光打出矩形框四个角的相对物理距离，在精度要求高的情况下，采用三次元设备测量激光打出矩形框四个角的相对物理距离，再将测量结果输入激光打标系统中，用以校正激光打标坐标系。
综合上述校正方式，存在以下几个问题：1、校正方式存在耗时，耗力，在测量好校正点的相对物理距离后，需要人工输入各个点的位置坐标，非常繁琐。2、人为错误，在输入数字过程中，往往会存在输错情况，对操作人员来说是不易的。3、精度和高成本问题，人工测量时候，因为人眼的局限性，导致的视觉误差。用高精度的三次元测量仪器测量时，其仪器的购买成本是不言而喻的。本发明避免了人工输入错误和人眼的局限所带来的问题，其精度可以和高精度测量设备所媲美，而没有高精度测量设备带来的高成本问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，不仅能够解决传统校正方式遇到的错误输入问题和耗时问题，而且还能够在精度方面有媲美高精度测量设备优势，避免了高精度设备测量中人工输入数据带来繁琐性问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，包括如下步骤：
步骤一：将标定板置于工业相机的正下方，利用工业相机拍摄标定板进行取图，以获取标定板中的特征点，并建立工业相机的像素坐标与标定板的物理坐标系关系R1；
步骤二：利用激光扫描振镜根据设置好的理论坐标在物体上标记出特征点；
步骤三：工业相机拍摄激光标记出的特征点图片，识别出激光标记出的特征点的像素坐标，在已知激光打点的激光坐标，建立像素坐标和激光坐标系之间的关系R2；
步骤四：根据步骤一中的R1和步骤二中的R2两种坐标关系，可以得到扫描振镜坐标系和标定板的物理坐标系关系R3，进而得到扫描振镜坐标系理论值和实际物理坐标对应的补偿值，来实现扫描振镜的精确校正。
作为本申请的一种优选方案，所述步骤一中的特征点为阵列在所述标定板上的靶点。
作为本申请的一种优选方案，所述步骤二中的理论坐标为标定板上阵列的靶点坐标。
作为本申请的一种优选方案，所述步骤二中的激光扫描振镜用于在物体上进行蚀刻打点。
作为本申请的一种优选方案，所述步骤二中的物体采用平整的片状金属块。
作为本申请的一种优选方案，将标定板的物理坐标矩阵设为S[Xs Ys]，相机像素坐标矩阵设为P[Xp Yp]，激光坐标矩阵设为L[XL YL],激光打点对应的像素坐标矩阵设为M[Xm Ym]，其空间坐标变换的仿射变换一般形式如下：
[x y 1]=[v w 1]T=[v w 1] [ 
]
其中T为变换矩阵。
作为本申请的一种优选方案，根据仿射变换可以得出，S=PT0，T0为像素坐标空间转换为物理坐标空间的变换矩阵，T0可以通过式子S=PT0计算可得，由此可以得出激光打点的物理坐标矩阵MT0，同样MT0=LT1，T1为激光坐标空间转换为物理坐标的坐标的变换矩阵，亦可以计算出变换矩阵T1，根据T1可以得出激光坐标空间中任意点坐标的物理坐标。
本发明的有益效果是：
本发明不仅解决传统校正方式遇到的错误输入问题和耗时问题，而且还能在精度方面有媲美高精度测量设备优势，避免了高精度设备测量中人工输入数据带来繁琐性问题。
本发明采用工业相机搭配标准的标定板作为辅助，依靠标定板高精度的特点，进而对激光扫描振镜进行快速精准的校正；本发明还涉及到该方法的数学理论推导而成。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明涉及的方法示意图；
图2为本发明涉及的工业相机拍摄标定板示意图；
图3为本发明涉及的激光标记示意图；
图4为本发明涉及的工业相机拍摄物体示意图。
图中标号说明：1、工业相机；2、标定板；3、激光扫描振镜；301、扫描振镜；302、激光发生器；4、物体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
实施例：
一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，参照图1、图2、图3和图4，包括如下步骤：
步骤一：将标定板2置于工业相机1的正下方，利用工业相机1拍摄标定板2进行取图，以获取标定板2中的特征点，并建立工业相机1的像素坐标与标定板2的物理坐标系关系R1；
步骤二：利用激光扫描振镜3根据设置好的理论坐标在物体4上标记出特征点；
步骤三：工业相机1拍摄激光标记出的特征点图片，识别出激光标记出的特征点的像素坐标，在已知激光打点的激光坐标，建立像素坐标和激光坐标系之间的关系R2；
步骤四：根据步骤一中的R1和步骤二中的R2两种坐标关系，可以得到扫描振镜301坐标系和标定板2的物理坐标系关系R3，进而得到扫描振镜301坐标系理论值和实际物理坐标对应的补偿值，来实现扫描振镜301的精确校正。
参照图2，在本实施例中，步骤一中的特征点为阵列在标定板2上的靶点，而步骤二中的理论坐标为标定板2上阵列的靶点坐标。
参照图3，步骤二中的激光扫描振镜3用于在物体4上进行蚀刻打点。在本实施例中，物体采用平整的片状金属块，其中，金属块采用不锈钢。
具体的，在实际使用时，首先，将标定板2放置在工业相机1正下方，利用工业相机2拍摄标定板1取图，获取标定板1中特征点，建立工业相机2的像素坐标与标定板1的物理坐标系关系R1，如图2；接着，利用激光扫描振镜3根据设置好的理论坐标在物体4上标记出特征点，如图3；然后，利用工业相机1拍摄激光标记出特征点图片，识别出激光标记出的特征点的像素坐标，在已知激光打点的激光坐标，建立像素坐标和激光坐标系之间的关系R2，如图4；最后，根据R1和R2两种坐标关系，可以得到扫描振镜坐标系和标定板的物理坐标系关系R3，进而得出扫描振镜坐标系理论值和实际物理坐标对应的补偿值，来实现扫描振镜的精确校正。此方法省去了人工输入点的繁琐步骤，避免了肉眼无法区分的微小距离差，可以高效率完成激光扫描振镜的精确校正。
在本发明中，标定板是振镜和相机建立物理坐标系的基础。具体的，标定板（Calibration Target） 在机器视觉、图像测量、摄影测量、三维重建等应用中，为校正镜头畸变；确定物理尺寸和像素间的换算关系；以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，需要建立相机成像的几何模型；通过相机拍摄带有固定间距图案阵列平板、经过标定算法的计算，可以得出相机的几何模型，从而得到高精度的测量和重建结果。而带有固定间距图案阵列的平板就是标定板。
本发明的理论推导，将标定板2的物理坐标矩阵设为S[Xs Ys]，相机像素坐标矩阵设为P[Xp Yp]，激光坐标矩阵设为L[XL YL],激光打点对应的像素坐标矩阵设为M[Xm Ym]，其空间坐标变换的仿射变换一般形式如下：
[x y 1]=[v w 1]T=[v w 1] [ 
]
其中T为变换矩阵。根据仿射变换可以得出，S=PT0，T0为像素坐标空间转换为物理坐标空间的变换矩阵，T0可以通过式子S=PT0计算可得，由此可以得出激光打点的物理坐标矩阵MT0，同样MT0=LT1，T1为激光坐标空间转换为物理坐标的坐标的变换矩阵，亦可以计算出变换矩阵T1，根据T1可以得出激光坐标空间中任意点坐标的物理坐标，至此完成理论推导。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将标定板（2）置于工业相机（1）的正下方，利用工业相机（1）拍摄标定板（2）进行取图，以获取标定板（2）中的特征点，并建立工业相机（1）的像素坐标与标定板（2）的物理坐标系关系R1；
步骤二：利用激光扫描振镜（3）根据设置好的理论坐标在物体（4）上标记出特征点；
步骤三：工业相机拍（1）摄激光标记出的特征点图片，识别出激光标记出的特征点的像素坐标，在已知激光打点的激光坐标，建立像素坐标和激光坐标系之间的关系R2；
步骤四：根据步骤一中的R1和步骤二中的R2两种坐标关系，可以得到扫描振镜（301）坐标系和标定板（2）的物理坐标系关系R3，进而得到扫描振镜（301）坐标系理论值和实际物理坐标对应的补偿值，来实现扫描振镜（301）的精确校正。
2.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，所述步骤一中的特征点为阵列在所述标定板（2）上的靶点。
3.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，所述步骤二中的理论坐标为标定板（2）上阵列的靶点坐标。
4.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，所述步骤二中的激光扫描振镜（3）用于在物体（4）上进行蚀刻打点。
5.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，所述步骤二中的物体（4）采用平整的片状金属块。
6.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，将标定板（2）的物理坐标矩阵设为S[Xs Ys]，相机像素坐标矩阵设为P[Xp Yp]，激光坐标矩阵设为L[XL YL],激光打点对应的像素坐标矩阵设为M[Xm Ym]，其空间坐标变换的仿射变换一般形式如下：
[x y 1]=[v w 1]T=[v w 1] [ 
]
其中T为变换矩阵。
7.根据权利要求1所述的一种通过标定板快速精确校正激光扫描振镜的方法，其特征在于，根据仿射变换可以得出，S=PT0，T0为像素坐标空间转换为物理坐标空间的变换矩阵，T0可以通过式子S=PT0计算可得，由此可以得出激光打点的物理坐标矩阵MT0，同样MT0=LT1，T1为激光坐标空间转换为物理坐标的坐标的变换矩阵，亦可以计算出变换矩阵T1，根据T1可以得出激光坐标空间中任意点坐标的物理坐标。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117359135A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-09 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 振镜校正方法、装置、计算机设备、存储介质和程序产品 |
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2022
- 2022-12-29 CN CN202211741909.3A patent/CN116297181A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| CN117359135A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-09 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 振镜校正方法、装置、计算机设备、存储介质和程序产品 |
| CN117359135B (zh) * | 2023-12-08 | 2024-03-12 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 振镜校正方法、装置、计算机设备、存储介质和程序产品 |
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