CN203657746U - 一种应用于激光和相机的位置标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于激光和相机的位置标定装置，包括基座、设于基座上的基准板、设于基准板下方的背光源以及设于基准板正下方的激光光照捕捉装置。基准板上设有透光孔，背光源照亮透光孔，激光光照捕捉装置对照射进透光孔的激光进行捕获。本实用新型以透光孔中心为激光聚焦点和相机中心的参照基准，采用参照物与标定物体坐标系原点重合的方法对激光聚焦点和相机中心进行位置标定，结构简单，位置标定精度高，节约了成本；同时，操作过程简单，提高了工作效率。

Description

一种应用于激光和相机的位置标定装置

技术领域

本实用新型涉及机器视觉应用领域，更具体地说，涉及一种运用于机器视觉系统中的激光和相机的位置标定装置。

背景技术

在生产过程中，机器视觉系统已广泛应用在很多行业，帮助提高生产的柔性和自动化程度。

相关技术中的机器视觉系统需要对点激光的激光聚焦点和工业相机两者之间的相对位置进行标定，标定的精确度将直接影响机器视觉系统的测量精度。

对精度要求高的军工类企业多采用三维空间平面重构，对激光测距雷达特征点进行重新计算等方法来保证测量仪器的精度，但位置标定装置结构相对比较复杂，成本较高，普通的生产企业或检测单位不易承担。

对要求相对不高的企业，有的通过目视对激光头的激光聚焦点和相机的位置进行标定，标定的精度得不到保证，当涉及到曲面上的落差高度的测量特征时，误差会更大，从而会影响到机器视觉系统测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的应用于激光和相机的位置标定装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种应用于激光和相机的位置标定装置，包括基座、设于基座上的基准板、设于所述基准板下方的背光源以及设于所述基准板正下方的激光光照捕捉装置；

所述基准板上设有透光孔，所述背光源照亮所述透光孔，所述激光光照捕捉装置对照射进所述透光孔的激光进行捕获。

优选地，所述激光光照捕捉装置包括密闭的腔室、环境光过滤装置以及感光元件，所述腔室具有一个与所述透光孔相对的进光口，所述环境光过滤装置设置在所述进光口上，所述感光元件设置于所述腔室内，并与所述进光口相对。

优选地，所述激光光照捕捉装置还包括与所述感光元件电性连接的光强感测仪。

优选地，所述激光光照捕捉装置还包括设置于所述环境光过滤装置上方的散光元件，以将光线均匀发散投射到所述环境光过滤装置。

优选地，所述散光元件间隔设置在所述透光孔的下方，所述背光源的光线照亮所述散光元件和所述透光孔之间的空间。

优选地，所述环境光过滤装置包括黄色滤光片和蓝色石英玻璃片，所述黄色滤光片设置在所述蓝色石英玻璃片的上方。

优选地，所述透光孔呈圆形。

优选地，所述透光孔的直径为0.2mm。

优选地，所述基准板为黑色材质制成的基准板，或为表面涂有黑色吸光材料的基准板。

优选地，所述光源包括LED灯。

实施本实用新型的应用于激光和相机的位置标定装置，具有以下有益效果：通过对照射进透光孔的激光进行光照度感测，准确判断激光头的激光聚焦点的空间坐标位置，以透光孔中心为激光聚焦点和相机中心的参照基准，采用参照物与标定物体坐标系原点重合的方法实现激光聚焦点和相机之间的空间位置标定。该位置标定装置结构简单，位置标定精度高，节约了成本；应用操作过程简单，提高了工作效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的应用于激光和相机的位置标定装置的立体示意图；

图2是图1的D-D向剖面示意图；

图3是本实用新型应用于激光和相机的位置标定装置的应用过程示意图；

图4图3的布局示意图；

图5是图3中的相机和透光孔对中的示意图；

图6是图3中的激光聚焦点和透光孔对中的说明示意图；

图7是本实用新型的测量应用实施例示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1及图2所示，本实用新型一个优选实施例中的应用于激光和相机的位置标定装置包括腔体结构的基座10以及依上至下的顺序分别设置在基座10内的基准板50、设于基准板50下方的背光源70以及设于基准板50正下方的激光光照捕捉装置。

在一些实施例中，基座10包括位于其上侧的上侧壁11，基准板50设置在上侧壁11的内侧面。在基准板50上设有直径为0.2mm的圆形透光孔51，在上侧壁11上设有与透光孔51对应的避让孔111，以上透光孔51外露于基座10的上表面，以使外部的激光投射进透光孔51内。

优选地，基准板50的颜色为黑色的材质做成，如采用不锈钢氮化发黑材质，也可仅在基准板50的表面涂上黑色的吸光材料，以有效的遮挡环境光，防止环境光对激光产生干扰。可以理解地，在其他实施例中，基准板50也可设置在基座10上侧壁11的上侧面，或直接和基座10做成一体结构。

在一些实施例中，激光光照捕捉装置包括散光元件60、环境光过滤装置20、感光元件30及PCB板40，感光元件30与PCB板40电性连接，在PCB板40的下方还设有底板100，PCB板40设置在底板100的内侧面，底板100与基座10配合以将设置在基座10内的各部件密封。

如图2所示，在一些实施例中，在基座10内还设有将基准板50进行定位的基准板固定座80，以及供散光元件60、环境光过滤装置20安装定位的环境光过滤装置固定座90。基准板固定座80和基座10从两侧将基准板50夹装固定。环境光过滤装置固定座90呈凸字形，包括设于其上方的倒U字形座台92及横向设置在座台92外圈的L形挂台93，环境光过滤装置固定座90罩设在PCB板40的外围，并和底板100的内侧面相抵，形成一个密闭的腔室，以防止外界的光线对感光元件30对激光的感光效果造成干扰。

进一步地，在基准板固定座80的中部设有与座台92的外形对应的通孔81，基准板固定座80通过通孔81套设在座台92上，并与挂台93和基座10的上侧壁11相抵。基座10和底板100将基准板固定座80和环境光过滤装置固定座90夹装固定。

在基座10上设有与外部连接的连接孔12，以通过螺栓等锁固件与其它装置固定。

在一些实施例中，散光元件60间隔设置在基准板50的下方，并固定在环境光过滤装置安装座90的上端，在其他实施例中，散光元件60也可安装在基准板固定座80的通孔81上。在基准板固定座80的侧面设有供背光源70安装的安装孔82，背光源70发出的光线照亮透光孔51的内侧，为透光孔51提供背光光源，以从外部清晰的识别透光孔51的位置。背光源70包括LED灯，LED灯可由外界移动电源供电。

进一步地，在环境光过滤装置安装座90上设有与透光孔51正对的进光口91，环境光过滤装置20安装在进光口91上，散光元件60将光线均匀的发散到环境光过滤装置20上，光线经过环境光过滤装置20后照射到感光元件30上。

在一些实施例中，环境光过滤装置20包括黄色滤光片和天蓝色石英玻璃片，黄色滤光片设置在天蓝色石英玻璃片的上方，这种排布方式使得感光原件30读取的照度更准确，让激光通过照射到感光元件30上，避免了环境光干扰的光照度对激光定位精度的影响。

在一些实施例中，激光光照捕捉装置还包括与感光元件30电性连接的光强感测仪（未图示），光强感测仪设置在基座10外，可通过光强感测仪读取照射到感光元件30上激光的光照度，以判断激光是否照射进透光孔51。

下面结合附图对本实用新型的定位原理做进一步说明。

如图3及图4所示，将该激光和相机的位置标定装置直接放置到相对静止的测量台面A上，在其他实施例中，也可通过基座10上的连接孔12将该激光和相机的位置标定装置安装到测量仪器或测量仪器视觉的机械手上。

如图5所示，通过测量仪器上的相机B抓取背光源70光照下的透光孔51，通过调整相机B焦距，获取到一个清晰的图像，再移动相机B在XY平面上的位置，将相机B取像镜头的虚拟十字叉线的中心与该透光孔51的中心点O重合，此时由测量仪器可得到相机B中心的空间坐标值，将该坐标值保存记录。

如图6所示，将激光位移传感器C的激光照射到基准板50上，当激光照射在透光孔51以外区域时，光强感测仪的输出数字为零。调整激光位移传感器C在XY平面上的位置，使激光聚焦点P落到基准板50表面上。再调整激光位移传感器C在Z方向的位置，使得激光焦距正常。在XY平面上移动激光位移传感器C，使激光照射到透光孔51内，感光元件30感应到激光后，光强感测仪的输出数字大于零。此时激光聚焦点P与透光孔51的中心点O会存在偏差，需要调整激光聚焦点P的位置使得与透光孔51的中心点O重合，达到定位的目的。

将激光位移传感器C沿X方向来回移动，通过光强感测仪的读数变化找到透光孔51的边缘和激光移动轨迹的两个交点P1、P2，即读数为由正值变为零时的点或读数由零变为正值的点。优选地，激光位移传感器C在靠近P1、P2时移动的步长最大为0.01mm，以保证充足的读数显示的反应之间，并得到更精确的P1、P2点。通过这两个交点的X坐标值，可计算出两个交点之间的中点P0，该中点P0的X坐标值即为透光孔51中心点O的X坐标值。移动激光头C，使激光聚焦点P移动到该中点P0上。

再将激光位移传感器C沿Y方向移动，同以上方法，可找到透光孔51中心点O的Y轴坐标值，移动激光位移传感器C使激光聚焦点P移动到透光孔51的中心点O上，即可实现激光位移传感器C相对透光孔51的定位。此时的激光位移传感器C的激光聚焦点P的空间坐标位置和相机B中心的空间坐标的位置差即为两者的相对位置，完成两者之间的定位。

在一些实施例中，完成两者的定位后，即可进行相关的测试。

如图7所示，若要测试曲面上的E点和F点的高度差，可通过相机显示的图像先找到图中的基准G。通过在测量仪器内设定程序，可由激光聚焦点P和相机B的相对位置将激光聚焦点P移动到基准G上。

将激光位移传感器C由基准G分别偏移到E点和F点，分别得出E点和F点两点之间的高度位置，即可得出E点和F点两点之间的高度差。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，包括基座（10）、设于基座（10）上的基准板（50）、设于所述基准板（50）下方的背光源（70）以及设于所述基准板（50）正下方的激光光照捕捉装置；

所述基准板（50）上设有透光孔（51），所述背光源（70）照亮所述透光孔（51），所述激光光照捕捉装置对照射进所述透光孔（51）的激光进行捕获。

2.根据权利要求1所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述激光光照捕捉装置包括密闭的腔室、环境光过滤装置（20）以及感光元件（30），所述腔室具有一个与所述透光孔（51）相对的进光口（91），所述环境光过滤装置（20）设置在所述进光口（91）上，所述感光元件（30）设置于所述腔室内，并与所述进光口（91）相对。

3.根据权利要求2所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述激光光照捕捉装置还包括与所述感光元件（30）电性连接的光强感测仪。

4.根据权利要求3所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述激光光照捕捉装置还包括设置于所述环境光过滤装置（20）上方的散光元件（60），以将光线均匀发散投射到所述环境光过滤装置（20）。

5.根据权利要求4所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述散光元件（60）间隔设置在所述透光孔（51）的下方，所述背光源（70）的光线照亮所述散光元件（60）和所述透光孔（51）之间的空间。

6.根据权利要求4所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述环境光过滤装置（20）包括黄色滤光片和蓝色石英玻璃片，所述黄色滤光片设置在所述蓝色石英玻璃片的上方。

7.根据权利要求1所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述透光孔（51）呈圆形。

8.根据权利要求7所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述透光孔（51）的直径为0.2mm。

9.根据权利要求1至8任一项所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述基准板（50）为黑色材质制成的基准板，或为表面涂有黑色吸光材料的基准板。

10.根据权利要求1所述的应用于激光和相机的位置标定装置，其特征在于，所述光源（70）包括LED灯。

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