CN209820416U - 一种用于单目视觉系统的标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于单目视觉系统的标定装置，包括直线滑台、标定块以及安装板，所述标定块等间距设置有多阶台阶，各所述台阶的台阶面设置有多个三棱柱，各所述三棱柱的其中一个柱侧面都固定连接或一体连接在对应的所述台阶面上，相邻两个所述台阶面上的各所述三棱柱一一对应布置，相互对应布置的两个所述三棱柱在其中一个所述台阶面所在的平面上的投影位于同一直线上，且相互对应布置的两个所述三棱柱之间形成有间距。通过在标定块上设置等高差、等间距且数量已知的三棱柱，有利于减少人工获取标定块上的物理点的难度和误差，便于实现标定的自动化，有助于简化标定方法和标定算法且不易产生额外误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种标定装置，尤其是一种用于单目视觉系统的标定装置。
背景技术
结构光视觉检测具有大量程、非接触、速度快、系统柔性好、精度适中等优点，广泛应用于三维模型重建、三维特征提取、物体表面轮廓三维信息测量等领域。目前，单目结构光视觉系统的应用主要有两种方式，一种是单目结构光视觉传感器固定而目标物移动，通常目标物放置于传送带、倍速链、柔性链或类似结构上，单目结构光视觉传感器固定于传送带上方照射，通过传送带带着目标物朝一个方向移动，将轮廓叠加形成完整的工件三维模型；另一种是单目结构光视觉传感器移动而目标物固定，一种常见的该种应用的形式是工业机器人夹持单目结构光视觉传感器，在扫描的同时实时记录机器人的位姿，通过机器人位姿、手眼转换关系计算出三维点云。无论采用哪种方式，单目结构光视觉传感器都需要标定激光平面，同时，对于单目结构光视觉传感器固定而目标物移动的方式，还需要标定传送带相对于单目结构光视觉传感器的运动方向；对于单目结构光视觉传感器移动而目标物固定的形式，还需要标定单目结构光视觉传感器相对于运动物的手眼转换关系，标定方法复杂，算法也复杂，且容易产生额外误差。
此外，对于单目结构光视觉传感器固定、移动两种应用方式，需要使用的装置均不相同，不利于批量生产。
有鉴于此，本申请人对上述问题进行了深入的研究，遂有本案产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种有助于简化标定方法和标定算法且不易产生额外误差的用于单目视觉系统的标定装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于单目视觉系统的标定装置，包括直线滑台、滑动连接在所述直线滑台上的标定块以及位于所述直线滑台正上方用于固定单目视觉系统的传感器的安装板，所述标定块等间距设置有多阶台阶，各所述台阶沿着所述直线滑台的长度方向依次向上布置，各所述台阶的台阶面设置有多个沿着所述直线滑台的宽度方向等间距布置的三棱柱，各所述三棱柱都与所述直线滑台的长度方向平行布置，且各所述三棱柱的其中一个柱侧面都固定连接或一体连接在对应的所述台阶面上，同一所述台阶面上的各所述三棱柱朝向同一侧的柱底面都位于同一平面上，相邻两个所述台阶面上的各所述三棱柱一一对应布置，相互对应布置的两个所述三棱柱在其中一个所述台阶面所在的平面上的投影位于同一直线上，且相互对应布置的两个所述三棱柱之间形成有间距。
作为本实用新型的一种改进，所述标定块与各所述台阶对应的一侧具有第一侧平面，所述标定块宽度方向的其中一侧具有第二侧平面，所述第一侧平面与所述直线滑台的宽度方向平行布置，所述第二侧平面与所述第一侧平面垂直布置，且所述第一侧平面和所述第二侧平面都与所述直线滑台的滑动面垂直布置。
作为本实用新型的一种改进，所述标定块与所述第二侧平面对应的一侧具有与所述第二侧平面平行布置的第三侧平面。
作为本实用新型的一种改进，所述台阶有十阶，每个所述台阶面上设置有十个所述三棱柱。
作为本实用新型的一种改进，所述直线滑台的台架上固定连接有立柱，所述安装板直接或间接滑动连接在所述立柱上，且所述立柱上设置有用于限定所述安装板位置的锁紧结构。
采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
1、通过在标定块上设置等高差、等间距且数量已知的三棱柱，有利于减少人工获取标定块上的物理点的难度和误差，便于实现标定的自动化，有助于简化标定方法和标定算法且不易产生额外误差。
2、通过设置第一侧平面和第二侧平面，标定块保留方体角点，使标定块既能标定传感器外参矩阵也能标定传感手眼矩阵。
3、可将单目视觉系统外参的标定确定为其传感器和标定块之间的前后相对运动，可同时适用于单目结构光视觉传感器固定而目标物移动以及单目结构光视觉传感器移动而目标物固定的两种应用方式的外参标定，便于批量生产。
4、三棱柱每条棱边与激光交点在立体标定块中的物理坐标无需计算或经由外界机器人获取，减少人工获取的难度和误差。
附图说明
图1为本实用新型用于单目视觉系统的标定装置的结构示意图；
图2为本实用新型中的标定块的结构示意图；
图3为本实用新型中标定块坐标系的示意图。
图中标示对应如下：
10-直线滑台； 20-标定块；
21-台阶面； 22-三棱柱；
23-第三侧平面； 30-安装板；
31-立柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种用于单目视觉系统的标定装置，包括水平布置的直线滑台10、滑动连接在直线滑台10上的标定块20以及位于直线滑台10正上方用于固定单目视觉系统的传感器的安装板30，其中，直线滑台10为常规的电动滑台，可直接从市场上购买获得，此外，与本实施例的标定装置配合的单目视觉系统可以为常规的系统，这类系统通常具有传感器和相机等零部件，由于其并非本实施例的一部分，此处不再详述。
优选的，在本实施例中，直线滑台10的台架上固定连接有立柱31，安装板30直接或间接滑动连接在立柱31上，且立柱31上设置有用于限定安装板30位置的锁紧结构(图中未示出)，具体的锁紧结构可以为常规的结构，如锁紧螺栓等，此处也不再详述。这样，可通过控制锁紧结构来控制安装板30是否能够相对于立柱31滑动，进而实现对单目视觉系统的传感器的位置调节。
标定块20等间距设置有多阶台阶，各台阶的长度、宽度、高度以及数量都是相同且已知的，需要说明的是，此处以及下文提及的已知的参数指的是可以直接作为定值录入单目视觉系统的参数。台阶的具体数量可以根据实际需要进行设置，在本实施例中以台阶有十阶为例进行说明。各台阶沿着直线滑台20的长度方向依次向上布置，各台阶的台阶面21都设置有多个沿着直线滑台10的宽度方向等间距布置的三棱柱22，即同一台阶面21上的三棱柱22数量以及相邻两个三棱柱22是已知的，在本实施例中以每个台阶面21上设置有十个三棱柱22为了进行说明，当然，各三棱柱22的尺寸规格完全相同。为例便于说明，以三棱柱22几何学上的两三角形底面为三棱柱22的柱地面，以三棱柱22几何学上的三个长方形侧面为三棱柱22的柱侧面，各三棱柱22都与直线滑台10的长度方向平行布置，且各三棱柱22的其中一个柱侧面都固定连接或一体连接在对应的台阶面21上，同一所述台阶面上的各三棱柱22朝向同一侧的柱底面都位于同一平面上，相邻两个台阶面21上的各三棱柱22一一对应布置，相互对应布置的两个三棱柱22在其中一个台阶面21所在的平面上的投影位于同一直线上，且相互对应布置的两个三棱柱22之间形成有间距，即各三棱柱22在垂直于直线滑台10长度方向的竖直平面的投影不会相互重叠。
优选的，标定块20与各台阶对应的一侧具有第一侧平面，标定块20宽度方向的其中一侧具有第二侧平面，标定块20与第二侧平面对应的一侧具有与第二侧平面平行布置的第三侧平面23，其中，第一侧平面与直线滑台10的宽度方向平行布置，第二侧平面与第一侧平面垂直布置，且第一侧平面和所述第二侧平面都与直线滑台10的滑动面垂直布置，在本实施中，直线滑台10的滑动面为水平面。
参见图3所示，使用时，以直线滑台10的滑动面、第一侧平面和第二侧平面之间的交点为原点建立标定块直角坐标系，以直线滑台10的滑动面为标定块直角坐标系的XOY平面，第一侧平面为标定块直角坐标系的YOZ平面，第二侧平面为标定块直角坐标系的XOZ平面，各三棱柱22位于对应台阶面21上方的棱边(为了便于描述，下午将该棱边称为上棱边)在该标定块直角坐标系的YOZ平面上的投影都为一点，且这些点在该标定块直角坐标系中的Y、Z值已知。标定时，单目视觉系统的激光平面平行于标定块后面(即YOZ平面)，每次激光平面与某一阶台阶上的上棱边相交于不限位置的某处，采集一帧图像，获取十处激光平面与上棱边的交点的像素位置，如此循环十次，这样可接获取标定块20上的物理点位，减少人工获取的难度和误差，有利于二维图像获取像素点位，便于实现标定的自动化，使标定块20既能标定传感器外参矩阵也能标定传感手眼矩阵，除此之外，采用本实施例的标定装置的具体标定方法已常规的标定方法基本相同，并非本实施例的重点，此处不再详述。
上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于单目视觉系统的标定装置，其特征在于，包括直线滑台、滑动连接在所述直线滑台上的标定块以及位于所述直线滑台正上方用于固定单目视觉系统的传感器的安装板，所述标定块等间距设置有多阶台阶，各所述台阶沿着所述直线滑台的长度方向依次向上布置，各所述台阶的台阶面设置有多个沿着所述直线滑台的宽度方向等间距布置的三棱柱，各所述三棱柱都与所述直线滑台的长度方向平行布置，且各所述三棱柱的其中一个柱侧面都固定连接或一体连接在对应的所述台阶面上，同一所述台阶面上的各所述三棱柱朝向同一侧的柱底面都位于同一平面上，相邻两个所述台阶面上的各所述三棱柱一一对应布置，相互对应布置的两个所述三棱柱在其中一个所述台阶面所在的平面上的投影位于同一直线上，且相互对应布置的两个所述三棱柱之间形成有间距。
2.如权利要求1所述的用于单目视觉系统的标定装置，其特征在于，所述标定块与各所述台阶对应的一侧具有第一侧平面，所述标定块宽度方向的其中一侧具有第二侧平面，所述第一侧平面与所述直线滑台的宽度方向平行布置，所述第二侧平面与所述第一侧平面垂直布置，且所述第一侧平面和所述第二侧平面都与所述直线滑台的滑动面垂直布置。
3.如权利要求2所述的用于单目视觉系统的标定装置，其特征在于，所述标定块与所述第二侧平面对应的一侧具有与所述第二侧平面平行布置的第三侧平面。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的用于单目视觉系统的标定装置，其特征在于，所述台阶有十阶，每个所述台阶面上设置有十个所述三棱柱。
5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的用于单目视觉系统的标定装置，其特征在于，所述直线滑台的台架上固定连接有立柱，所述安装板直接或间接滑动连接在所述立柱上，且所述立柱上设置有用于限定所述安装板位置的锁紧结构。
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| CN201920603880.XU CN209820416U (zh) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | 一种用于单目视觉系统的标定装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111975756A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-11-24 | 泉州华中科技大学智能制造研究院 | 一种3d视觉测量系统的手眼标定系统及方法 |
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| CN111975756B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-02-15 | 泉州华中科技大学智能制造研究院 | 一种3d视觉测量系统的手眼标定系统及方法 |
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