CN211653312U - 一种用于高精度定位的有源标识物 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高精度定位的有源标识物，包括：底部具有扩散板的发光处理装置和照射所述扩散板的光源，所述发光处理装置具有壳体，壳体内具有：均光腔、和设置在均光腔顶部的透光装置；所述均光腔是由设置在其顶部的扩散板和所述发光处理装置的底部扩散板，以及表面具有光反射作用的侧面，所围成的空腔；所述发光处理装置的壳体顶部设有开口，所述透光装置部分从所述开口伸出发光处理装置之外。该有源标识物具有较高的发光均匀性、较高的发光区域边界线锐度和更高的组合和安装的灵活度，非常有利于在高精度要求场合下，作为相机观察的标识物，以辅助进行准确的视觉采集和标定。

Description

一种用于高精度定位的有源标识物

技术领域

本申请涉及定位使用的有源标识物技术领域，更具体的说，是涉及一种用于高精度定位的有源标识物。

背景技术

大多数的视觉定位系统，都是通过使用相机观察安装在被测量物上的标识物实现的。对于高精度要求场合，一般会选择具备指定几何形状的光源充当的有源标识物。这样做的原因是有源标识物能够自主发光，使得相机可以设置最小的光圈数值以获得更大的景深。同时，使用有源标识物能够降低背景亮度，减少环境光及各种背景因素对图像处理环节的影响。但是现有的有源标识物往往存在下述不足之处：

1，发光均匀性不足。在很多应用中，有源标识物的发光区域是有较高的发光均匀性要求的，原因是现有的针对有源标识物的亚像素级视觉定位技术，本质上都需要基于有源标识物分界线处的灰度信息。因此，首先不能使有源标识物发光区域的亮度饱和。因为在亮度饱和的情况下将彻底失去灰度信息，以致无法实现亚像素级定位。其次，必须保持发光区域的亮度均匀，只有这样才能实时获取发光区域的亮度信息，并应用于亚像素级定位。然而，普通的有源标识物很难具备足够高的发光均匀性。

2，发光区域边界线的锐度不足。在很多应用中，有源标识物的发光区域边界是有较高的图像锐度要求的。而当前的有源标识物存在着边界锐度不足的情况，使得视觉定位设备无法正确捕捉定位区域的边缘位置，造成定位的不准确。现有的针对有源标识物的亚像素级视觉定位技术，图像锐度不足已经被视为一种测量误差的主要来源，因此提升图像锐度有利于定位精度的提升。

3、标识物的组合和安装灵活度差。目前的标识物通常为单一的有源标识物，即标识物制备好之后，其所展现的标识形状就已经固定，并且通常无法拆装。由于光源和标识物为整体设置，因此在进行标识物的图案变换时需要对标识物整体进行替换，不利于更换和调整光源，以及标识物设备的复用，不利于提高标识物设备的使用效率和灵活性。

由于以上问题的存在，使得目前的有源标识物难以满足高精度定位的应用场景，亟需一种用于高精度定位的有源标识物。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本申请的一种用于高精度定位的有源标识物。具体方案如下：

一种用于高精度定位的有源标识物，包括：具有底部扩散板的发光处理装置和照射所述底部扩散板的光源，所述发光处理装置具有壳体，壳体内具有：均光腔、和设置在均光腔顶部的具有透光效果的透光装置；

所述均光腔是由顶部扩散板、底部扩散板以及表面具有光反射作用的侧板，所围成的空腔；

所述发光处理装置的壳体顶部设有开口，所述透光装置的透光部分从所述开口伸出发光处理装置之外。

进一步地，所述透光装置设置在均光腔外部，包括柱状的透光体，所述透光体的底部端面和顶部端面透光，并且透光体的侧表面对底部端面的入射光满足全反射条件，使从均光腔顶部射入所述透光装置底部的光线，在透光体内部经过若干次全发射后，从其顶部端面射出。

进一步地，所述透光装置内还包括包裹在所述透光体侧面外的填充物，所述填充物不透光，且其顶部低于所述透光体的顶部。

进一步地，所述透光装置包括多个透光体，所述透光体彼此平行设置，各透光体的底部端面与所述均光腔的顶部扩散板垂直并相贴合，形成垂直于所述均光腔的透光体阵列，透射所述均光腔的顶部扩散板所发出的光线。

进一步地，所述透光体是由折射率大于1.5的导光玻璃制成的透光玻璃柱，其底部端面与侧表面垂直。

进一步地，所述均光腔的顶部扩散板与底部扩散板平行设置，扩散板为光学扩散板，和/或导光材料夹持的光学扩散膜。

进一步地，所述均光腔除空腔的顶部和底部外的其余各面都为镜面向内的反射镜、和/或导光材料夹持的反射膜。

进一步地，所述均光腔为正六面体形的腔体，所述腔体的顶部和底部分别为扩散板，其余各面为镜面反射镜、和/或导光材料夹持的镜面反射膜。

进一步地，所述发光处理装置的整体为正六面体形状。

进一步地，所述光源为LED面光源，设置在有源标识物的最底层，所述LED面光源是由其下部的散热器和散热器上安装的焊接有若干LED颗粒的铝基PCB板组成的，并通过外接光源控制器驱动LED使得光源发光。

借由上述技术方案，本申请公开了一种用于高精度定位的有源标识物。本实用新型的有源标识物设置了具有光线处理作用的发光处理装置，并将光源和发光处理装置结构相分离，从而使本申请的有源标识物至少具有以下的技术效果：

1，较高的发光均匀性。发光处理装置内的均光腔底部扩散板的散射作用结合均光腔侧壁的反射作用，使得光源所射出的光线在到达均光腔的顶部扩散板时，已经在能量分布的均匀性上达到了较高水平。相当于是一定距离外，一个面积无限大的面光源的照明效果。此时，再经过均光腔的顶部扩散板的进一步扩散，就可以进一步获得光线方向分布的高均匀性。该均匀性即使经过透光体传导后，也不会发生变化。

2，较高的发光区域边界线锐度。一般构建有源标识物发光区域边界的方法，主要是机械结构遮挡面光源，或在光源上印刷遮光材料这两种方式。前者由于机械结构的侧壁也存在反光现象，因此，边界锐度一般较差。而后者，由于印刷层的厚度在边缘处不可避免地会出现过渡，因此，透光率的变化也不能做到理想的阶跃变化，边界锐度也不能够很高。本结构利用透光玻璃柱导光时，侧壁处满足全反射条件，可以实现发光区域的边界锐度与玻璃棱角的锐度直接相关的效果。现有的玻璃冷加工研磨精度可以达到极高的水平。因此很容易实现很高的边界线锐度。

3、更高的组合和安装的灵活度。本申请的有源标识物发光处理装置的正六面体结构非常方便多个不同的标识物的相互捆绑和固定，不同的标识物发光处理装置上可以有不同的形状和排列组合的透光体阵列，这些不同的透光体阵列通过发光处理装置的组合和捆绑，能够实现多种不同的整体图案。同时由于光线处理装置(发光处理装置内的均光腔和透光装置)和光源为分体设置，因此可以很方便地为其更替不同的光源，有利于光源的升级改造和更换。

综上所述，本申请的一种用于高精度定位的有源标识物，非常有利于在高精度要求场合下，作为相机观察的标识物，以辅助进行准确的视觉采集和标定。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种用于高精度定位的有源标识物的结构图。

图中：1、发光处理装置；2、均光腔；3、均光腔侧板；4、底部扩散板；5、LED颗粒；6、散热器；7、顶部扩散板；8、填充物；9、透光体。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

下面对本申请实施例提供的具体实现方案进行详细介绍。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种用于高精度定位的有源标识物，包括：发光处理装置1和光源。光源照射所述发光处理装置的底部，通过发光处理装置内的光线处理后从发光处理装置1顶部的透光体9顶部透射出来。以下对给该结构进行更为详细的描述。

如图中所示，发光处理装置1具有壳体，壳体的底部为底部扩散板4，壳体内部具有均光腔2、和设置在均光腔2顶部的透光装置。可以看到，本实施例中由多个LED颗粒5组成的LED面光源设置在有源标识物的底部，与发光处理装置1的壳体可拆卸连接，或者不连接，该LED面光源面对所述发光处理装置1的底部。而在本实施例中，发光处理装置1的底部即为均光腔2的底部，因此光源的光线通过底部扩散板4的散射后直接射入到发光处理装置1内部的均光腔2中。

如图1所示，均光腔2是由设置在其顶部的顶部扩散板7和前述的发光处理装置1壳体的底部扩散板4，以及表面具有光反射作用的均光腔侧板3，所围成的空腔。

在本实施例中，均光腔2的顶部扩散板7与底部扩散板4平行设置，扩散板为光学扩散板，和/或导光材料夹持的光学扩散膜。光学扩散板最大的特点是对光造成很大的干涉，不管原来的设计的配光曲线是多少度，只要光经扩散板它会使光束角变为160～176°，有些扩散板还会产生滤光，使有部分的波长无法穿透，造成色偏，如在表面进行再次光干涉处理(例如：磨沙，押纹)，透光率因几何光学的自然现象更是低，可以改变LED面光源出射光的传播方向。本实施例中的底部扩散板4的作用是使所接受的入射光的能量分布更加均匀，顶部扩散板7的作用是再一次改变经由均光腔2出射光线的传播方向。所以本实施例中的用来做成扩散板的基材，应该选用折射率越低越好，其对光的干涉就会越低。

本设计中将顶部和底部的扩散板平行设置，使得底部光源的光线经过均光腔后，能够以最短的路径通过顶部扩散板4发射出来，能够最大限度的减少光源不必要的折射或遮挡而造成的能量损失。

为了能够实现均光腔2的“均光”效果，所述均光腔2除空腔的顶部和底部外的其余各面都为镜面向内的反射镜、和/或导光材料夹持的反射膜。众所周知反射镜是一种利用反射定律工作的光学元件。反射镜按形状可分为平面反射镜、球面反射镜和非球面反射镜三种。本实施例中所述均光腔2为正六面体形的腔体，除顶面和底面外的其余各面均为镜面反射镜、和/或导光材料夹持的镜面反射膜，使从均光腔2底部射入的光线被反光镜多次镜像，避免光源的“边缘效应”，使得底部扩散板4的入射光能量在均光腔内分布足够均匀。

在其他的实施例中，还可以根据不同的均光要求，和/或光源的具体情况，将侧面的反射镜设置为其他的类型反射镜，以最大限度满足避免光源的“边缘效应”，达到均光的效果。

如图1所示，在发光处理装置1内，均光腔2的顶部扩散板7外还设置有具有透光效果的透光装置，该透光装置包括顶部和底部透光的透光体9和不透光的填充物8。所述发光处理装置1的壳体顶部设有开口，所述透光装置中的透光体9的透光部分从该开口伸出到发光处理装置1的壳体之外。

具体来说，如图中所示，透光装置设置在均光腔2外部，包括具有透光效果的柱状透光体9，透光体9的底部端面和顶部端面透光，如图中所示，能够透光的顶部端面伸出到发光处理装置1的壳体之外。同时，该透光体的侧面满足全反射条件，使从均光腔2顶部射入所述透光装置底部的光线，在透光体9内部经过若干次全发射后，从其顶部端面射出。

本实施例的透光体9是由导光玻璃制成的底部端面和顶部端面平行、并且垂直于侧面的柱状透光玻璃柱。特别的，透光体9底部端面和顶部端面能够透光。同时为了达到侧面全反射的效果，透光玻璃柱由折射率大于1.5的导光玻璃制成的透光玻璃柱，其底部端面与侧表面垂直，根据光学原理，在这样的透光玻璃柱，可以满足侧面全反射的要求，使从透光体底部射入的光线只能从透光体顶部的端面射出。透光玻璃制成的透光体能够更方便进行切削，能够用非常简单的加工工艺实现不同的几何形状的标识标志的处理。在其他的实施例中，透光体还可以是由透光效果更佳的水晶，或者顶部和底部端面为透光材质、侧面为全反射材质所包围成的真空腔室等透光物所替代。

该透光体顶部的端面的边界线为该有源标识物的边界线，经过均光腔和透光装置处理的光线，克服了光源的“边缘效应”，光线能量分布更加均匀的同时，还保持了足够的亮度，这就保证了作为有源标识物的发光区域，具有足够锐利的边界线。

如图1所示，透光装置内，还包括包裹在透光体9侧面外的填充物8，填充物8不透光，且其顶部低于所述透光体的顶部。这就可以保证，在任何角度都可以观察到锐利的有源标识物发光区域边界，不会发生遮挡现象。

本实施例中的透光装置可以如图1所示只包含一个透光体9，也可以包括多个透光体，所述透光体彼此平行设置，各透光体的底部端面与均光腔的顶部扩散板垂直并相贴合，形成垂直于所述均光腔的透光体阵列，透射所述均光腔的顶部扩散板所发出的光线。各个透光体之间用不透光的填充物进行填充，相同的，填充物的顶部低于这些透光体的顶部，以满足在任何角度都可以观察到锐利的有源标识物发光区域边界的要求。

本实施例的发光处理装置1的整体为正六面体形状，这样的设置可以使多个发光处理装置，能够很方便的在彼此之间不留空隙地情况下，进行捆绑固定，从而节省在多组发光处理装置使用时的安装空间。不同的标识物发光处理装置上可以有不同的形状和排列组合的透光体阵列，这些不同的透光体阵列通过发光处理装置的组合和捆绑，能够实现多种不同的整体图案。极大的提高了标识物图案的灵活性。

如图1所示，本实施例的光源为LED面光源，设置在有源标识物的最底层，所述LED面光源是由其下部的散热器6和散热器上安装的，焊接有若干LED颗粒5的铝基PCB板组成的，并通过外接光源控制器驱动LED使得光源发光。本实施中，LED面光源与发光处理装置1的壳体可拆卸连接、或者不连接，这种与光源的分体设置，可以很方便地为有源标识物更替不同的光源，有利于光源的升级改造和更换。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高精度定位的有源标识物，其特征在于，包括：具有底部扩散板的发光处理装置和照射所述底部扩散板的光源，所述发光处理装置具有壳体，壳体内具有：均光腔、和设置在均光腔顶部的具有透光效果的透光装置；

所述均光腔是由顶部扩散板、底部扩散板以及表面具有光反射作用的侧板，所围成的空腔；

所述发光处理装置的壳体顶部设有开口，所述透光装置的透光部分从所述开口伸出发光处理装置之外。

2.根据权利要求1所述的有源标识物，其特征在于，所述透光装置设置在均光腔外部，包括柱状的透光体，所述透光体的底部端面和顶部端面透光，并且透光体的侧表面对底部端面的入射光满足全反射条件，使从均光腔顶部射入所述透光装置底部的光线，在透光体内部经过若干次全发射后，从其顶部端面射出。

3.根据权利要求2所述的有源标识物，其特征在于，所述透光装置内还包括包裹在所述透光体侧面外的填充物，所述填充物不透光，且其顶部低于所述透光体的顶部。

4.根据权利要求3所述的有源标识物，其特征在于，所述透光装置包括多个透光体，所述透光体彼此平行设置，各透光体的底部端面与所述均光腔的顶部扩散板垂直并相贴合，形成垂直于所述均光腔的透光体阵列，透射所述均光腔的顶部扩散板所发出的光线。

5.根据权利要求2所述的有源标识物，其特征在于，所述透光体是由折射率大于1.5的导光玻璃制成的透光玻璃柱，其底部端面与侧表面垂直。

6.根据权利要求1所述的有源标识物，其特征在于，所述均光腔的顶部扩散板与底部扩散板平行设置，扩散板为光学扩散板。

7.根据权利要求6所述的有源标识物，其特征在于，所述均光腔除空腔的顶部和底部外的其余各面都为镜面向内的反射镜。

8.根据权利要求7所述的有源标识物，其特征在于，所述均光腔为正六面体形的腔体，所述腔体的顶部和底部分别为扩散板，其余各面为镜面反射镜。

9.根据权利要求1至8任一所述的有源标识物，其特征在于，所述发光处理装置的整体为正六面体形状。

10.根据权利要求1所述的有源标识物，其特征在于，所述光源为LED面光源，设置在有源标识物的最底层，所述LED面光源是由其下部的散热器和散热器上安装的焊接有若干LED颗粒的铝基PCB板组成的，并通过外接光源控制器驱动LED使得光源发光。

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