CN209605756U - 一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，用于解决现有技术中机器视觉检测平台适用性差、难以实现自动调平的技术问题，包括：相机、相机夹具、支架、载物台、载物台控制器和数据处理模块；其中，相机固定于相机夹具上，相机夹具固定于支架上；载物台包括载物平台、载物底座、多个支撑脚和多个支撑驱动装置，多个支撑脚固定于载物底座上，设置为高度可调的，活动连接至载物平台；实施本实用新型的技术方案，设置可调整高度的支撑脚，载物底座设置旋转驱动装置，载物平台可以实现三自由度调平，结构简单，适用范围广；设置带有特定标定图案的标定板，利于实现精准调节。

Description

一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台

技术领域

本实用新型涉及工业机器视觉检测技术领域，特别涉及一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台。

背景技术

机器视觉检测的平台要求载物台能够保证物面和相机的像平面保持平行(或相机的光轴垂直于物体平面)。现有技术中，机器视觉检测系统的机械调整装置机械调整装置主要分为人为调平和自动调平两类：人为调平的装置需要操作人员手动调整装置上的机械结构进行物面调平，这种方法耗时长并且精度较差；自动调平装置需要设置独特的液体容器，由计算机视觉检测液体的平面来实现调平，该方案装置结构复杂，适用范围窄。

因此需要一种装置结构简单、可以快速自动调平、适用范围广的机器视觉检测平台。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，包括：相机、相机夹具、支架、载物台、载物台控制器和数据处理模块；其中，所述相机固定于所述相机夹具上，所述相机夹具固定于所述支架上；所述载物台包括载物平台、载物底座、多个支撑脚和多个支撑驱动装置，所述多个支撑脚固定于所述载物底座上，设置为高度可调的，活动连接至所述载物平台；所述相机电连接至所述数据处理模块，所述数据处理模块连接至所述载物台控制器；所述多个支撑驱动装置分别设置于所述多个支撑脚上，电连接至所述载物台控制器，驱动所述多个支撑脚改变高度。

优选地，所述载物台还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置连接至所述载物底座，驱动所述载物底座绕Z轴旋转。

优选地，所述具有自动调平功能的机器视觉检测平台，还包括标定板，所述标定板可拆卸式固定于所述载物台上，所述标定板上设置有调平标定图案。

优选地，所述标定板与所述载物平台平行设置。

优选地，所述水平标定图案中心设置于所述相机正下方。

优选地，所述支撑驱动装置和所述旋转驱动装置为步进电机和/或伺服电机。

优选地，所述相机可拆卸式连接至所述相机夹具。

优选地，所述相机设置有GigE接口和/或USB接口。

实施本实用新型的技术方案可解决现有技术中机器视觉检测平台适用性差、难以实现自动调平的技术问题；实施本实用新型的技术方案，设置可调整高度的支撑脚，载物底座设置旋转驱动装置，载物平台可以实现三自由度调平，结构简单，适用范围广；设置带有特定标定图案的标定板，利于实现精准调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种具体实施方式的机器视觉检测平台结构示意图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式的机器视觉检测平台模块示意图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式的标定图案示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-相机；2-相机夹具；3-支架；4-载物台控制器；5-数据处理模块；6-载物平台；7-载物底座；8-支撑脚；9-支撑驱动装置；10-旋转驱动装置；11-标定板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的一种具体实施方式中，一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，如图1和图2所示，包括：相机1、相机夹具2、支架3、载物台、载物台控制器4和数据处理模块5；其中，相机1固定于相机夹具2上，相机夹具2固定于支架3上；载物台包括载物平台6、载物底座7、多个支撑脚8和多个支撑驱动装置9，多个支撑脚8固定于载物底座7上，设置为高度可调的，活动连接至载物平台6；相机1电连接至数据处理模块5，数据处理模块5连接至载物台控制器4；多个支撑驱动装置9分别设置于多个支撑脚8上，电连接至载物台控制器4，驱动多个支撑脚8改变高度。

在该具体实施方式中，装置主体可以使用不锈钢、铝合金等高强度材料，表面可以作喷漆等防氧化处理，延长装置寿命。支架3底部可以设置圆孔、螺纹孔、凹槽等连接机构，用于安装在外部工业设备上。相机夹具2的一端可以与支架3通过螺栓可拆卸式连接，用户可以根据待检测物品的体积、形状等参数选择不同的相机夹具2，以改变相机1的位置和角度，提高装置兼容性，相机1可以设置为成像平面接近于水平的，便于载物平台6的水平调整。相机夹具2上可以设置补光单元，补光单元可以使用点光源、环形光源、灯条等类型，可以根据装置适用的检测环境和待检测物形状、颜色等参数选择，优化平台的视觉识别效果。

支撑腿可以设置为四条，沿垂直于载物底座7的方向固定在底座上，四条支撑腿的顶点构成一个正方形平面。载物平台6可以设置为正方形，支撑腿分别设置于载物平台6的四个角上，利于支撑腿自然状况下载物平台6平行于载物底座7，四条支撑腿均衡受力，降低支撑腿因长期受力不均导致损坏的可能性。载物台控制器4通过支撑驱动装置9控制支撑平台某一侧的两条支撑腿降低高度，另一侧的两条支撑腿升高高度，即可实现支撑平台绕平台的X轴与Y轴方向旋转倾斜。

载物平台6上可以设置平衡标记，数据处理模块5控制相机1拍摄载物平台6的图像，其后发送至数据处理模块5，数据处理模块5通过颜色、形状、亮度等参数划分标记区域，识别标记并根据标记的形状判断载物平台6与相机1成像平面形成的夹角，并以此规划载物平台6的调整方案，并将调整方案发送至载物台控制器4，载物台控制器4发送控制信号至支撑驱动装置9，载物台控制器4也会反馈控制信号至数据处理模块5，以此实现平台的自动调平，数据处理模块5可以使用PC。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，载物台还包括旋转驱动装置10，旋转驱动装置10连接至载物底座7，驱动载物底座7绕Z轴旋转。调整支撑腿的高度，可以载物平台6绕平台的X轴和Y轴方向的旋转，但是实际应用中，载物平台6与相机1成像平面形成的夹角往往不是沿着X轴和Y轴方向的。

在该具体实施方式中，载物平台6的中心、相机1中心和载物底座7的旋转中心可以设置为共线的。载物底座7可以绕Z轴旋转，旋转过程中，载物底座7上的支撑腿和载物平台6被动绕载物底座7的Z轴旋转。载物台控制器4可以首先控制载物底座7旋转至载物平台6与相机1成像平面的夹角沿载物平台6的X轴方向或Y方向，其后调整支撑腿高度，即可实现载物平台6与相机1成像平面任意方向夹角的调整，提高装置调平的可靠性。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2和图3所示，具有自动调平功能的机器视觉检测平台，还包括标定板11，标定板11可拆卸式固定于载物台上，标定板11上设置有调平标定图案。

在该具体实施方式中，标定板11可以使用玻璃、陶瓷、氧化铝等常用材料，成本低廉，具有较好的耐腐蚀性，延长装置寿命。标定板11上可以设置黑白棋盘格子形的标定图案，相机1标定方法主要如下：

空间中的任意一个点P通过镜头在相机1的成像平面上可以用下面矩阵公式来表示：

M＝A[RT]X

其中，M是图像上的像素坐标，A为相机1的内参矩阵，R为世界坐标系相对于相机1坐标系的旋转矩阵，T为世界坐标系相对于相机1坐标系的平移矩阵，旋转矩阵和平移矩阵在一起构成了相机1的外参矩阵，X为P点在世界坐标系下的坐标值。棋盘格子图案上的每个格子可以设置为正方形，图案中心的格点或格子可以与载物平台6的中心重合，中心格点周围的格点和格子关于中心格点对称，便于数据处理模块5计算外参矩阵，降低数据处理模块5计算工作量。当载物平台6的X轴和Y轴与相机1成像平面的X轴和Y轴方向贴合时，载物平台6绕X轴旋转或Y轴旋转只会影响相机1的旋转矩阵中的一个参数发生变化，数据处理模块5可以根据这个性质控制载物底座7的旋转角度。

调平完成后，用户可以收纳标定板以重复使用，延长标定板寿命。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，标定板11与载物平台6平行设置。平台根据标定板11上的图像标定调平，会使相机1成像平面与标定板11上表面保持水平，因此设置标定板11与载物台平行可以间接实现载物平台6和相机1成像平面的调平。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，水平标定图案中心设置于相机1正下方，可以减少标定图案在相机1中所成像的形变程度，提高装置自动调平功能的可靠性。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，支撑驱动装置9和旋转驱动装置10为步进电机和/或伺服电机。步进电机具有较大扭矩，适用自身以及载物重量大的载物平台6，可以在恒流模式下工作，节约电能，降低能耗；伺服电机易于改变扭矩，载物台控制器4可以根据倾斜角度调整支撑脚8的伸缩速度，实现快速调平。用户可以根据平台质量、平台形状、支撑脚8数量、载物重量、载物底座7旋转所需扭矩等参数选择合适的电机种类以及规格。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，相机1可拆卸式连接至相机夹具2。相机夹具2夹持相机1的一端可以设置贴合相机1形状的凹槽，相机1置于凹槽中即可进行拍摄。相机夹具2也可以使用其他常用可拆卸方式连接相机1，便于用户根据载物种类、载物规格、环境光照情况等参数选择合适的相机1，提高平台的兼容性。

在一种优选的实施方式中，如图1和图2所示，相机1设置有GigE接口和/或USB接口。GigE传输技术可以支持千兆级的数据传输，并且最大数据包是标准千兆网数据包的11倍以上大小，大大提高传输效率，并且使用UDP/IP协议，可以降低数据处理模块5的CPU使用率，降低装置成本。USB接口可以适用目前市场上的大部分PC、图形工作站等设备，提高装置兼容性。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，包括：相机、相机夹具、支架、载物台、载物台控制器和数据处理模块；其中，所述相机固定于所述相机夹具上，所述相机夹具固定于所述支架上；所述载物台包括载物平台、载物底座、多个支撑脚和多个支撑驱动装置，所述多个支撑脚固定于所述载物底座上，设置为高度可调的，活动连接至所述载物平台；

所述相机电连接至所述数据处理模块，所述数据处理模块连接至所述载物台控制器；

所述多个支撑驱动装置分别设置于所述多个支撑脚上，电连接至所述载物台控制器，驱动所述多个支撑脚改变高度。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述载物台还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置连接至所述载物底座，驱动所述载物底座绕Z轴旋转。

3.根据权利要求2所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，还包括标定板，所述标定板可拆卸式固定于所述载物台上，所述标定板上设置有调平标定图案。

4.根据权利要求3所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述标定板与所述载物平台平行设置。

5.根据权利要求4所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述调平标定图案中心设置于所述相机正下方。

6.根据权利要求5所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述支撑驱动装置和所述旋转驱动装置为步进电机和/或伺服电机。

7.根据权利要求6所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述相机可拆卸式连接至所述相机夹具。

8.根据权利要求7所述的一种具有自动调平功能的机器视觉检测平台，其特征在于，所述相机设置有GigE接口和/或USB接口。