CN210464877U - 评价线结构光激光器平面度的标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，设置在激光器的投射范围内，标定装置上设有一条或多条标尺；标定装置单独或组合使用确保激光器的投射范围内标尺数量至少三条；任意两条标尺相互平行，任一标尺与任意两条标尺组成的平面之间的距离为[0，0.02)mm；通过标定装置的单独或组合使用，可以适配多种线激光器类型，当组合使用时，通过标定装置的定位点、水平仪能够更加精确的定位各个标定装置的位置，可用于对实际的线激光器的性能评价。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光视觉测量领域，具体而言，涉及一种评价线结构光激光器平面度的标定装置。
背景技术
线激光器作为光电检测系统的光源已在工业领域内广泛应用，以线结构光测量系统为例，工作时系统投射激光平面至待测区域，解算过程默认线结构光传感器投射出理想平面，建立数学模型计算最终测量结果。然而由于加工与装配误差，线结构光传感器实际投射形状偏离理想平面，此误差将影响最终测量精度；市场上各类线激光器良莠不齐，却无统一标准与方法评价线激光器平面度。
发明内容
本实用新型公开了一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，其上设置标尺，通过标定装置的单独或组合使用，可以适配多种线激光器类型，当组合使用时，通过标定装置的定位点、水平仪能够更加精确的定位各个标定装置的位置，可用于对线激光器的性能评价。
本实用新型的技术方案如下：
一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，设置在激光器的投射范围内，所述标定装置上设有一条或多条标尺；标定装置单独或组合使用确保激光器的投射范围内标尺数量至少三条；任意两条标尺相互平行，任一标尺与任意两条标尺组成的平面之间的距离为[0，0.02)mm；相隔最远的两条标尺之间的距离为d，则d满足以下关系：
L≥d≥2/3L
L＝2×dw×tanθ
其中，
θ＇为激光器的扇形角，dw为任一标尺与激光器之间垂直距离；dw＝(0.9～1.1)D，D为激光器的工作距，优选dw＝D。
进一步，所述标定装置的壳体为刚性结构，其至少包含相互垂直的两个平面，设置有标尺的平面还设有定位点，所述定位点用于调节各个标定装置的高度，使其保持一致，另一平面安装有水平仪，调节水平仪使该平面平行于地面放置，保持各个标定装置的位置水平。
为了让多条标尺大致处于同一平面，优选，所述相互垂直的两个平面的垂直度＜0.02mm；单个平面的平面度＜0.02mm。
优选，定位点设置于平面的几何中心，其形状为十字叉丝点。
进一步，所述壳体为碳纤维或殷钢等低热膨胀系数材质的长方体刚性结构，其最长边尺寸为5cm～20cm。
进一步，各个标尺上设置相同分度值的刻度且零刻度位于同一高度。
进一步，所述标尺的分度值≤0.01mm。
优选，所述标尺和定位点采用光刻技术加工。
使用时，标尺设置在标定装置壳体的侧表面上，该侧表面朝向激光器；
采用以下三种方式，使得激光器的投射范围内的标尺数量≥3条：
方式一：在单个标定装置的侧表面上设置至少三条标尺；
方式二：设置多个标定装置，单个标定装置的侧表面上设置一条或多条标尺；
方式三：通过高精度直线导轨变换标定装置水平位置，该标定装置的侧表面上设置一条或多条标尺。
本实用新型设计了一种标定装置，其上设置有标尺，为了适配不同类型的激光器，标尺的数量可以灵活设计：
对于短工作距和/或小发散角的激光器，由于其投射范围相对较小，体现为L数值较小，则d也较小，可以采用方式一或方式三，制造高精度小尺寸的刻度板或立方体，保证刻度的精度；
对长工作距和/或大发散角的激光器，由于其投射范围相对较大，体现为L数值较大(如L＞5米)，则d也较大，此时，若采用方式一或方式三制造刻度板或立方体，由于加工尺寸较大，难以保证加工后标尺的精度；而且对于导轨而言，误差会随尺寸的增加而累积，且成本高；因此，对于这种激光器应当采用方式二，利用多个小尺寸的标定装置，来保证评价结果的精度，采用方式二，标定装置的尺寸只需要5cm～20cm，适宜加工，此外，设置定位点和水平仪能够保证各个标定装置的位置精准，较少整体系统的误差。
本实用新型公开了一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，其上设置标尺，通过标定装置的单独或组合使用，可以适配多种线激光器类型，当组合使用时，通过标定装置的定位点、水平仪能够更加精确的定位各个标定装置的位置，可用于对线激光器的性能评价。
附图说明
图1为本实用新型标定装置示意图；
图2为本实用新型标定装置与激光器位置示意图；
图3为激光器投射范围示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。
一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，标定装置2设置在激光器1的投射范围内，其上设置有一条或多条标尺23；
标定装置单独或组合使用确保激光器的投射范围内标尺数量至少三条；
任意两条标尺相互平行，任一标尺与任意两条标尺组成的平面之间的距离为[0，0.02)mm；
如图3所示，相隔最远的两条标尺之间的距离为d，则d满足以下关系：
L≥d≥2/3L
L＝2×dw×tanθ
其中，
θ＇为激光器的扇形角，dw为任一标尺与激光器之间垂直距离，dw＝(0.9～1.1)D，D为激光器的工作距。
具体的，采用以下三种方式，使得激光器的投射范围内的标尺数量≥3条：
方式一：在单个标定装置的侧表面上设置至少三条标尺；
方式二：设置多个标定装置，单个标定装置的侧表面上设置一条或多条标尺；
方式三：通过高精度直线导轨变换标定装置水平位置，该标定装置的侧表面上设置一条或多条标尺。
其中，标定装置的壳体为刚性结构，如图1所示，其至少包含相互垂直的两个平面，设置有标尺21的平面还设有定位点22，定位点用于调节各个标定装置的高度，使其保持一致，另一平面安装有水平仪21，调节水平仪使该平面平行于地面放置，保持各个标定装置的位置水平。
在加工制造时，相互垂直的两个平面的垂直度＜0.02mm；单个平面的平面度＜0.02mm；定位点设置于平面的几何中心，其形状为十字叉丝点；壳体为碳纤维或殷钢材质的长方体刚性结构，其最长边尺寸为5cm～20cm；标尺的分度值≤0.01mm，为了保障加工精度，标尺和定位点采用光刻技术加工。
如图2所示，本实施例中，采用方式二，在激光器1的投射范围内设置三个标定装置2，单个标定装置的侧表面上设置2条标尺23；各个标尺上设置相同分度值的刻度且零刻度位于同一高度；
壳体为碳纤维材质的长方体刚性结构，相互垂直的两个平面的垂直0.01mm；单个平面的平面度0.01mm；其最长边尺寸为15cm。
在使用过程中，首先通过水平仪调节3个标定装置，使其处于水平状态，再利用定位点22调节各个标定装置2的高度一致；具体的，利用自动安平水准仪分别瞄准各个标定装置上的定位点，根据自动安平水准仪的提示判断各个标定装置的高度是否一致。
当各个标定装置的位置调节好之后，可以利用激光雷达等测距仪器，测量标定装置之间的距离，进而得出各个标尺之间的距离；
利用视觉识别方法，得出激光条在各个标尺上的刻度ki；
为了便于计算，可以在首条标尺的零刻度处建立坐标系，将刻度值ki转换为坐标(ai，ki)，i＝1,2,3……m，m表示标尺总条数，ai表示当前刻度值所在的标尺与首条标尺之间的距离。
利用得出的多个坐标点(ai，ki)拟合直线，得到最大拟合残差值，作为评价参数Q；当评价参数Q在预设值范围内时，认为待测线激光器满足要求，反之不满足要求。
前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的，前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本实用新型限制为所公开的精确形式，本实用新型的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (7)
1.一种评价线结构光激光器平面度的标定装置，设置在激光器的投射范围内，其特征在于，所述标定装置上设有一条或多条标尺；标定装置单独或组合使用确保激光器的投射范围内标尺数量至少三条；任意两条标尺相互平行，任一标尺与任意两条标尺组成的平面之间的距离为[0，0.02)mm；
相隔最远的两条标尺之间的距离为d，则d满足以下关系：
L≥d≥2/3L
L＝2×dw×tanθ
其中，
θ＇为激光器的扇形角，dw为任一标尺与激光器之间垂直距离；dw＝(0.9～1.1)D，D为激光器的工作距。
2.如权利要求1所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：所述标定装置的壳体为刚性结构，至少包含相互垂直的两个平面，设置有标尺的平面还设有定位点，所述定位点用于调节各个标定装置的高度；另一平面安装有水平仪，调节水平仪能使该平面平行于地面。
3.如权利要求2所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：所述相互垂直的两个平面的垂直度＜0.02mm；单个平面的平面度＜0.02mm。
4.如权利要求2所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：定位点设置于平面的几何中心，其形状为十字叉丝点。
5.如权利要求2所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：所述壳体为碳纤维或殷钢材质的长方体刚性结构，其最长边尺寸为5cm～20cm。
6.如权利要求1所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：各个标尺上设置相同分度值的刻度且零刻度位于同一高度。
7.如权利要求6所述评价线结构光激光器平面度的标定装置，其特征在于：所述标尺的分度值≤0.01mm。
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