CN211740565U - 一种多自由度自动标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度自动标定装置，包括支撑底座、三维移动平台、步进电机、摄像头、自转动装置、标定板、相机托板；所述的三维移动平台包括三个滚珠丝杠，三个步进电机以及与滚珠丝杠配合的滑台，用于安装相机托板，滚珠丝杠与步进电机通过联轴器连接，两者均与机架固定连接；所述支撑底座与自转动装置连接，所述标定板安装在自转动装置上，所述摄像头固定在相机托板上，并与标定板的中心处于同一高度位置。本实用新型装置通过摄像头与位移平台以及自转动装置的配合，实现了自动标定的过程，减少了标定过程中的不可靠性，并且该标定装置具有多个自由度，能够在各个方向上对标定板进行标定，有效地提高了标定的成功率。

Description

一种多自由度自动标定装置

技术领域

本实用新型涉及相机系统标定领域，尤其涉及一种相机系统的多自由度自动标定装置。

背景技术

目前，基于数字图像相关(DIC，DigitalImageCorrelation)原理的商业产品已经广泛应用各个领域的三维变形测量。

进行2D变形测量时，只用一台相机便可以完成，无需对相机系统进行标定。当进行3D测量时，通常需要2台相机进行同时测量，才能获得被测物的3D变形，此时，需要对相机系统进行标定，确定两台相机的参数并建立其空间位置关系。

基于DIC的商业产品(如美国CSI工地的VIC-3D全场散斑测量系统)通常都提供了不同型号的标定板，可以针对不同被测物选择合适的标定板对相机系统进行标定。为获得较高的标定精度，标定板要尽量充满相机的屏幕。

当被测物与所提供的标定板尺寸相当时，可以用两台相机同时对标定板进行拍摄若干张后，便可以对相机系统进行标定运算。此时，通常需要用标定板分别对相机进行标定(这样的话标定板可以尽可能地充满整个相机屏幕)，获得两台相机各自的参数。

在标定过程中，经常需要手动去调整标定板的位置来获取不同的标定参数，每改变一次标定板位置，就需要手动控制拍摄系统进行拍照。这样的标定程序相当的繁琐和复杂，并且存在一定的误差。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提出一种操作方便，高精度同时具有多个自由度的自动标定装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多自由度自动标定装置，该装置包括支撑底座、三维移动平台、步进电机、摄像头、自转动装置、转动马达、标定板、相机托板；

所述的三维移动平台包括三个滚珠丝杠，三个步进电机、滚珠丝杠配合的滑台和机架，滚珠丝杠通过联轴器安装于步进电机端部，所述三个滑台分别为X、Y、Z轴滑台，坐标轴方向与笛卡尔坐标系方向一致，其中X轴向的滑台为一个平台，相机托板安装在该平台上，滑台通过丝杠螺母安装于滚珠丝杠上，滚珠丝杠和步进电机均与机架固定连接，三个步进电机分别与X、Y、Z轴滑台对应，X轴步进电机与X轴滑台相连接，通过螺栓安装于X轴滑台底部；Y轴步进电机安装于机架左端开口处，通过联轴器与滚珠丝杠相连接；Z轴步进电机与Z轴滑台相连接，安装于Z轴滑台顶部；

所述自转动装置固定在支撑底座上；自转动装置包括转动架、悬空支架、套筒以及转动马达，转动架和悬空支架的两侧均有两个通孔，两者通过套筒连接，转动马达置于通孔之间，与悬空支架通过套筒相连接；

所述摄像头固定在相机托板上，所述标定板粘贴于悬空支架上，摄像头与标定板的中心处于同一高度位置。

进一步地，所述的转动架和悬空支架均为U型结构，两者之间通过套筒和螺丝固定，悬空支架通过圆孔定位以及螺丝安装固定在转动架的左右两个边上。

进一步地，所述支撑底座为圆柱状托台，中间有内螺纹孔，与自转动装置以及一个电机通过套筒和螺母锁紧。

进一步地，滑台通过丝杠螺母与滚珠丝杠连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的自动标定装置与现有的DIC测量的双相机系统配合，降低了传统手动标定的复杂程度，通过摄像头与位移平台以及自转动装置的配合，实现了自动标定的过程，减少了标定过程中的不可靠性，并且该标定装置具有多个自由度，能够在各个方向上对标定板进行标定，有效地提高了标定的成功率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为三维移动平台结构示意图；

图3为自转动装置结构示意图；

图4为相机及其支承装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种多自由度自动标定装置，该装置包括支撑底座1、三维移动平台2、步进电机3、摄像头4、自转动装置5、转动马达6、标定板7、相机托板8；

所述的三维移动平台2包括三个滚珠丝杠2-1，三个步进电机3、滚珠丝杠配合的滑台2-2 和机架2-3，滚珠丝杠2-1通过联轴器安装于步进电机3端部，滑台2-2通过丝杠螺母与滚珠丝杠2-1连接。所述三个滑台2-2分别为X、Y、Z轴滑台，坐标轴方向与笛卡尔坐标系方向一致，其中X轴向的滑台为一个平台，相机托板8安装在该平台上，滑台2-2通过丝杠螺母安装于滚珠丝杠2-1上，滚珠丝杠2-1和步进电机3均与机架2-3固定连接，三个步进电机3分别与X、Y、Z 轴滑台对应，X轴步进电机与X轴滑台相连接，通过螺栓安装于X轴滑台底部；Y轴步进电机安装于机架2-3左端开口处，通过联轴器与滚珠丝杠相连接；Z轴步进电机与Z轴滑台相连接，安装于Z轴滑台顶部；

所述支撑底座1为圆柱状托台，中间有内螺纹孔，与自转动装置5以及一个电机通过套筒和螺母锁紧。所述自转动装置5包括转动架5-1、悬空支架5-2、套筒5-3以及转动马达6，转动架5-1和悬空支架5-2的两侧均有两个通孔，两者通过套筒5-3连接，转动马达6置于通孔之间，与悬空支架5-2通过套筒相连接；

所述摄像头4固定在相机托板8上，所述标定板7粘贴于悬空支架5-2上，摄像头4与标定板 7的中心处于同一高度位置。

所述的转动架5-1和悬空支架5-2均为U型结构，两者之间通过套筒和螺丝固定，悬空支架 5-2通过圆孔定位以及螺丝安装固定在转动架5-1的左右两个边上。

所述电机3与马达6分别为步进电机与微型转动马达，两者结合可以更加精确地对两个转动架的旋转角度进行控制。

本实用新型装置工作原理如下：

当需要对试样进行DIC系统测量时，相机托板8通过X轴向的滑台调整摄像头4与标定板7 之间的距离，自转动装置5通过Y轴滑台、Z轴滑台调整与摄像头之间的位置，使标定板7中心位置与摄像头基本处于同一高度，首先将被测试样置于摄像头前进行拍摄，将该图像设置为初始图像储存，然后通过转动马达6以及电机3带动三个方向的滑动平台进行移动以及自转动装置5进行不同方向上的转动，标定板7每转过一个角度，摄像头4拍摄一次完成拍摄后，拍摄图片将与初始图像进行对照，通过对所示各采集图像进行DIC图像处理，即可完成对所测试样的标定过程。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种多自由度自动标定装置，其特征在于，该装置包括支撑底座(1)、三维移动平台(2)、步进电机(3)、摄像头(4)、自转动装置(5)、转动马达(6)、标定板(7)、相机托板(8)；

所述的三维移动平台(2)包括三个滚珠丝杠(2-1)，三个步进电机(3)、滚珠丝杠配合的滑台(2-2)和机架(2-3)，滚珠丝杠(2-1)安装于步进电机(3)端部，所述三个滑台(2-2)分别为X、Y、Z轴滑台，坐标轴方向与笛卡尔坐标系方向一致，其中X轴向的滑台为一个平台，相机托板(8)安装在该平台上，滑台(2-2)安装于滚珠丝杠(2-1)上，滚珠丝杠(2-1)和步进电机(3)均与机架(2-3)固定连接，三个步进电机(3)分别与X、Y、Z轴滑台对应，X轴步进电机安装于X轴滑台底部；Y轴步进电机安装于机架(2-3)左端开口处，并与滚珠丝杠相连接；Z轴步进电机与Z轴滑台相连接，安装于Z轴滑台顶部；

所述自转动装置(5)固定在支撑底座(1)上；自转动装置(5)包括转动架(5-1)、悬空支架(5-2)、套筒(5-3)以及转动马达(6)，转动架(5-1)和悬空支架(5-2)的两侧均有两个通孔，两者通过套筒(5-3)连接，转动马达(6)置于通孔之间，与悬空支架(5-2)通过套筒相连接；

所述摄像头(4)固定在相机托板(8)上，所述标定板(7)粘贴于悬空支架(5-2)上，摄像头(4)与标定板(7)的中心处于同一高度位置。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度自动标定装置，其特征在于，所述的转动架(5-1)和悬空支架(5-2)均为U型结构，两者之间通过套筒和螺丝固定，悬空支架(5-2)通过圆孔定位以及螺丝安装固定在转动架(5-1)的左右两个边上。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度自动标定装置，其特征在于，所述支撑底座(1)为圆柱状托台，中间有内螺纹孔，与自转动装置(5)以及一个电机通过套筒和螺母锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种多自由度自动标定装置，其特征在于，滑台(2-2)通过丝杠螺母与滚珠丝杠(2-1)连接。

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