CN208027173U - 一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置，包括底座、立柱、垂直升降滑台、高度调节步进电机、云台、水平旋转支架、水平旋转步进电机、俯仰旋转支架、俯仰调节步进电机、摄像头、控制器、测距传感器、图像采集卡、电源，高度调节步进电机驱动垂直升降滑台，带动摄像头沿垂直高度上下运动，水平旋转步进电机驱动水平旋转支架，带动摄像头水平转动，俯仰调节步进电机驱动俯仰旋转支架，带动摄像头俯仰转动，测距传感器和图像采集卡连接到控制器，控制器根据采集的图像来控制高度调节步进电机、水平旋转步进电机和俯仰调节步进电机，调整摄像头的距地面高度、水平旋转角度和垂直俯仰角度，并记录参数。

Description

一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置。

背景技术

近年来随着市场需求的多样化，在一些人类无法工作的复杂、恶劣的环境中，智能机器人应运而生。广泛应用于工厂车间的生产流程监控，变电站高压区的巡检，仓库货物的自动巡检和搬运，安保巡逻检测，煤矿井下工作生产等方面智能机器人都具有重要的使用价值和广阔的应用前景。智能机器人系统运行路径形式多种多样，弯道环境尤为复杂。想要在整个过程中提高智能机器人行进的稳定性、平滑性以及速度的敏捷性，高效、准确的识别路径是重要的研究基础。此项研究对提高工作效率和提升工作的可靠度具有非常重要的意义。

目前先进的智能机器人路径识别系统以摄像头传感器作为检测装置，通过图像识别提取当前路径信息。与较常规的光电传感器识别路径方案相比，使用摄像头传感器可以获取更多的路径信息，使智能机器人按任意给定的路径以较快的速度平稳地运行。智能机器人在行驶过程中，通过安装一个朝向行进路线正前方的并向下倾斜的摄像头动态获取目标道路信息，同时根据图像上导航线的位置及偏转角度结合当前的行驶状态智能地做出决策，来修正自身的行进方向，从而实现准确快速跟踪道路的目的。

由于安装在智能机器人上的摄像头朝向位置不同、高低不同，故获得图像存在梯形畸变，即出现在图像下方近端的物体宽、大，出现在图像上方远端的物体窄、小。这种畸变将会造成后续的导航线识别以及计算出的图像偏差存在较大误差，从而无法达到准确跟踪目标的目的。因此，针对各种不同的路径环境，最佳方式的安装好摄像头对于优化路径识别的效果尤为重要。而目前大多数学者却是侧重对图像处理算法的研究，而对如何正确合理的安装摄像头的研究比较少，目前对于安装在智能机器人上的摄像头具体参数值大多靠人工目测和估计，调整安装参数不方便。造成在智能车上调试摄像头对图像识别时候费时、费力、效率低。本实用新型旨在设计一种安装参数可自动调节、参数值可准确测量的摄像头安装参数可调式测试装置，在该装置上先完成对路径模式的识别，经调试并验证达到预期效果后，移植当前安装摄像头的参数到智能车上，对于提高智能机器人对目标路径的快速、精确识别具有重大意义。

发明内容

为了克服智能机器人中摄像头安装时随机性、安装参数的不确定性、自动化差等缺点，本实用新型实施例提供了一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置，对各种复杂的路径环境提供合理有效的摄像头安装位置，实现对目标的精确识别，包括对摄像头高度、左右旋转角度、上下俯仰角度全方位的自动调节，为智能机器人摄像头识别目标时的安装参数提供公共平台，智能机器人用该装置提供的安装参数，高效快速的完成摄像头准确的定位安装。解决由于摄像头安装位置不合理造成的图像畸变问题，减小目标识别误差。所述技术方案如下：

一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置，包括底座、立柱、垂直升降滑台、高度调节步进电机、云台、水平旋转支架、水平旋转步进电机、俯仰旋转支架、俯仰调节步进电机、摄像头、控制器、测距传感器、图像采集卡、电源，立柱固定在底座上，垂直升降滑台固定在立柱上，云台通过滑块固定在垂直升降滑台上，高度调节步进电机驱动垂直升降滑台，带动摄像头沿垂直高度上下运动，摄像头通过俯仰旋转支架固定在摄像头框架上，摄像头框架通过水平旋转支架固定在云台上，水平旋转步进电机驱动水平旋转支架，带动摄像头水平转动，俯仰调节步进电机驱动俯仰旋转支架，带动摄像头俯仰转动，测距传感器和图像采集卡通过信号线连接到控制器的输入端，高度调节步进电机、水平旋转步进电机、俯仰调节步进电机通过信号线连接到控制器的输出端，控制器根据图像采集卡采集的图像来控制高度调节步进电机、水平旋转步进电机和俯仰调节步进电机，从而调整摄像头的距地面高度、水平旋转角度和垂直俯仰角度，并记录参数。

具体地，所述摄像头旁边设置有补光灯。所述测距传感器是激光测距传感器或超声测距传感器。所述控制器带有触摸屏，并通过串口通讯给上位机传送数据。

相比现有技术，本实用新型的机器人摄像头安装参数可调式测试装置可以先完成智能机器人对路径模式的识别，经调试并验证达到预期效果后，移植当前安装摄像头的参数到智能机器人上，大大提高了智能机器人对目标路径的快速、准确识别，顺利实现智能机器人的定位、路径规划和自主避障等功能，提高智能机器人的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置的正视图。

图2是本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置的侧视图。

图3是本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置的局部正视图。

图4是本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置的局部侧视图。

图5是本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置的局部示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1-5所示，本实用新型所述的机器人摄像头安装参数可调式测试装置，包括底座8、立柱7、垂直升降滑台5、高度调节步进电机6、云台1、水平旋转支架17、水平旋转步进电机11、俯仰旋转支架19、俯仰调节步进电机21、摄像头2、控制器9、测距传感器4、图像采集卡、电源，立柱7固定在底座8上，垂直升降滑台5固定在立柱7上，云台1通过滑块13固定在垂直升降滑台5上，高度调节步进电机6驱动垂直升降滑台5，带动摄像头2沿垂直高度上下运动，摄像头2通过俯仰旋转支架19固定在摄像头框架22上，摄像头框架22通过水平旋转支架17固定在云台1上，水平旋转步进电机11驱动水平旋转支架17，带动摄像头2水平转动，俯仰调节步进电机21驱动俯仰旋转支架19，带动摄像头2俯仰转动，测距传感器4和图像采集卡通过信号线连接到控制器9的输入端，高度调节步进电机6、水平旋转步进电机11、俯仰调节步进电机21通过信号线连接到控制器9的输出端，控制器9根据图像采集卡采集的图像来控制高度调节步进电机6、水平旋转步进电机11和俯仰调节步进电机21，从而调整摄像头2的距地面高度、水平旋转角度和垂直俯仰角度，并记录参数。

所述摄像头2旁边设置有补光灯23。所述测距传感器4是激光测距传感器或超声测距传感器。所述控制器9带有触摸屏，并通过串口通讯给上位机传送数据。

该装置以单片机为核心处理器，由传感器的检测电路和步进电机的驱动电路构成摄像头控制系统。通过串口和上位机实现通讯功能，实时记录不同路径模式下，图像处理效果达到最佳时摄像头的具体位置参数值。配以触摸屏完成显示和设置功能。

如图1所示，由摄像头2和图像采集卡组成视觉系统，通过底座8和立柱7固定于云台1上。在给定的路径环境下，测试装置先由视觉系统采集周围的图像信号，并通过图像处理系统对采集到的信息进行分析和处理。当在识别的过程中产生图像畸变或者目标未处于摄像头2视野范围内时，快速完成对摄像头准确的标定，提供摄像头2安装调节参数并启动识别装置的智能控制系统控制摄像头2的运动。

摄像头2以平行于水平面为初始化位置，以镜头中心点为原点O建立空间直角坐标系，装置的智能控制系统内部安装有两个步进电机，如图2所示,分别为水平旋转步进电机11和俯仰调节步进电机21。分别控制摄像头3在水平面(XOY平面)内左右旋转和铅垂面(XOZ)内俯仰旋转。通过控制器9的触摸屏输入设定的参数值，水平旋转步进电机11和俯仰调节步进电机21带动摄像头2分别在水平面、铅垂面内按照设置的参数分别转动到要求的角度。如图1所示，激光测距传感器4检测摄像头2中心点O距离水平地面的垂直高度并反馈信息给控制器9，高度调节步进电机6接收来自控制器9的指令通过垂直升降滑台5完成Z方向的高度调节。智能化实现摄像头2的垂直高度精确定位，摄像头2最终被调整到合适的空间位置，在此平台基础上经调试并验证达到预期效果，以获得较好的视角，校正图像畸变。此时，控制器9通过串口通讯将数据发送到上位机，上位机对摄像头2安装的具体参数实时保存处理，移植当前安装摄像头2的参数到智能机器人上，使得智能机器人高效率完成对目标路径快速准确识别，实现定位、路径规划及自主避障等功能。

如图1-2所示，摄像头2安装参数标定、调节并调试成功后，一键输入摄像头2的安装参数后，自动恢复水平面初始位置，便于摄像头2安装参数可调式测试装置重新启动。整个过程全智能化，代替人工操作，易于控制，方便快捷调节摄像头2安装参数，大大提高工作效率。

摄像头安装参数可调式测试装置稳定性高，灵活度好。通过选配不同的摄像头可以适应各种复杂的路径环境.，装置可针对不同的路径环境提供合理的摄像头安装参数，高效快速地完成摄像头准确的定位安装。单片机外加数字模拟电路对云台进行精密位置控制，独有的步进电机数字化角度控制技术，提供精确节点调节，实现摄像头水平面360°无限位旋转,仰视角度180°无盲点，垂直高度自由调节，运转平稳，图像抖动小。解决了由于摄像头安装位置不合理造成的图像畸变问题，大大减小目标识别误差。装置配备人机交互界面，操作简单快捷，克服人工操作调试的滞后性缺点，实现智能化，大大提高智能机器人工作效率。该测试装置开发价格相对低廉并具备高速、高精度、控制简单、使用范围广、通用性强等特点，拥有良好的市场应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种机器人摄像头安装参数可调式测试装置，包括底座(8)、立柱(7)、垂直升降滑台(5)、高度调节步进电机(6)、云台(1)、水平旋转支架(17)、水平旋转步进电机(11)、俯仰旋转支架(19)、俯仰调节步进电机(21)、摄像头(2)、控制器(9)、测距传感器(4)、图像采集卡、电源，其特征在于，立柱(7)固定在底座(8)上，垂直升降滑台(5)固定在立柱(7)上，云台(1)通过滑块(13)固定在垂直升降滑台(5)上，高度调节步进电机(6)驱动垂直升降滑台(5)，带动摄像头(2)沿垂直高度上下运动，摄像头(2)通过俯仰旋转支架(19)固定在摄像头框架(22)上，摄像头框架(22)通过水平旋转支架(17)固定在云台(1)上，水平旋转步进电机(11)驱动水平旋转支架(17)，带动摄像头(2)水平转动，俯仰调节步进电机(21)驱动俯仰旋转支架(19)，带动摄像头(2)俯仰转动，测距传感器(4)和图像采集卡通过信号线连接到控制器(9)的输入端，高度调节步进电机(6)、水平旋转步进电机(11)、俯仰调节步进电机(21)通过信号线连接到控制器(9)的输出端，控制器(9)根据图像采集卡采集的图像来控制高度调节步进电机(6)、水平旋转步进电机(11)和俯仰调节步进电机(21)，从而调整摄像头(2)的距地面高度、水平旋转角度和垂直俯仰角度，并记录参数。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述摄像头(2)旁边设置有补光灯(23)。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测距传感器(4)是激光测距传感器或超声测距传感器。

4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述控制器(9)带有触摸屏，并通过串口通讯给上位机传送数据。