CN215182129U - 相机标定装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种相机标定装置及系统，涉及相机标定技术领域，用于解决标定结果的准确性低的技术问题，该相机标定装置包括标定板和两个检测组件，标定板的中心处设有标定图案，标定板的两端分别设置有与机器人底盘上的两个驱动轮相匹配的卡槽，各卡槽的一侧壁设有刻度尺；检测组件包括支撑板和设置在支撑板上的定位轴以及指针，检测组件安装于驱动轮上时，定位轴的中心线与驱动轮的中心线重合，指针位于与其对应的刻度尺的上方并在重力作用下指向刻度尺。该相机标定系统包括上述相机标定装置。本申请用于提高相机标定结果的准确性。

Description

相机标定装置及系统

技术领域

本申请涉及相机标定技术领域，尤其涉及一种相机标定装置及系统。

背景技术

相机标定是视觉测量、三维重建等机器视觉应用的基础环节，标定结果的准确性和精度直接决定了视觉系统能否正常工作。相机标定是指用相机拍摄标定板上的标定图像，利用标定板中已知特征点的三维坐标及图像上对应的图像坐标，解算相机参数的过程，相机标定包括相机标定数据采集和相机参数计算。然而，相关技术中，相机标定结果准确性低。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种相机标定装置及系统，该相机标定装置用于对机器人底盘的两个驱动轮进行相机标定，能够判断待标定相机和标定图案之间的偏差，并根据该偏差进行调整校正，从而能够提高相机标定结果的准确性。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例的第一方面提供一种相机标定装置，其包括：标定板和两个检测组件，所述标定板的中心处设有标定图案，所述标定板的两端分别设置有与所述机器人底盘上的两个所述驱动轮相匹配的卡槽，各所述卡槽的一侧壁设有刻度尺；所述检测组件包括支撑板，所述支撑板上设有定位轴和指针，所述检测组件安装于所述驱动轮上时，所述定位轴的中心线与所述驱动轮的中心线重合，所述指针位于与其对应的所述刻度尺的上方并在重力作用下指向所述刻度尺。

在一种可选的实施方式中，各所述驱动轮设有罩设所述驱动轮的外壳，所述外壳上设有定位孔，且所述定位孔与所述驱动轮同轴设置，所述定位轴嵌设在所述定位孔中。

在一种可选的实施方式中，所述支撑板与其对应的所述外壳磁性连接。

在一种可选的实施方式中，所述支撑板和所述外壳均为磁性件，且所述支撑板和所述外壳的磁性相反。

在一种可选的实施方式中，所述支撑板上设有至少一个第一磁性件，所述外壳上设有至少一个第二磁性件，所述支撑板与其对应的所述外壳通过所述第一磁性件和所述第二磁性件磁性连接。

在一种可选的实施方式中，所述支撑板上的所述第一磁性件为两个，两个所述第一磁性件对称设置在所述定位轴的两侧。

在一种可选的实施方式中，所述检测组件还包括把手，所述把手安装于所述支撑板上。

在一种可选的实施方式中，所述标定板的两端分别设有导向块，各所述导向块上设有卡槽。

在一种可选的实施方式中，所述卡槽的槽口处具有导向面，所述导向面用于对所述驱动轮进行导向。

在一种可选的实施方式中，各所述导向块为尼龙导向块。

在一种可选的实施方式中，所述相机标定装置还包括塞尺，所述塞尺分别用于检测所述驱动轮与所述卡槽的两侧壁之间的间隙。

与相关技术相比，本申请实施例提供的相机标定装置至少具有如下优点：

本申请实施例提供的相机标定装置，通过设置标定板和两个检测组件，在相机标定时，将机器人底盘放置在标定板上，机器人底盘上的两个驱动轮分别位于两个卡槽中，并将两个检测组件分别安装于与其对应的驱动轮上，以使检测组件中的定位轴的中心线与驱动轮的中心线重合，检测组件中的指针在重力作用下指向位于卡槽一侧壁上的刻度尺，根据指针在刻度尺上所指的位置，判断驱动轮与卡槽在第一方向上的偏差，从而根据该偏差调整机器人底盘，以使驱动轮位于卡槽在第一方向上的对中位置，以提高驱动轮在卡槽中的位置的准确性，从而提高待标定相机与标定图案之间相对位置的准确性，进而提高标定结果的准确性，避免因标定结果的误差大而导致机器人导航路线偏离甚至造成撞击货架的风险。

本申请实施例的第二方面提供一种相机标定系统，其包括上述第一方面所述的相机标定装置。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的相机标定装置及系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的相机标定装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的相机标定装置的正视图；

图3为本申请实施例提供的相机标定装置的俯视图；

图4为图1中A处的局部放大图；

图5为本申请实施例提供的相机标定装置对机器人底盘上的两个驱动轮进行相机标定的使用状态图；

图6为图5的正视图。

附图标记：

100-相机标定装置；

10-标定板；

101-卡槽；

102-导向块；

11-刻度尺；

12-检测组件；

121-支撑板；

122-定位轴；

123-指针；

124-第一磁性件；

125-把手；

13-标定图案；

14-待标定相机；

200-机器人底盘；

201-驱动轮；

202-外壳。

具体实施方式

正如背景技术所述，相关技术中的相机标定装置存在标定结果的准确性低的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于：标定装置包括标定板，标定板的中心处设有标定图案，标定板的两端设有与机器人底盘上的两个驱动轮相匹配的卡槽，待标定相机位于两个驱动轮的对称中心处，当驱动轮分别位于与其相对应的卡槽中时进行相机标定，然而，标定板上的卡槽在制造过程中存在制造误差，另外，为了便于驱动轮进出卡槽，驱动轮与卡槽的侧壁之间设有间隙，而该间隙会导致驱动轮与卡槽之间在安装时存在安装误差，导致驱动轮在卡槽中没有处于卡槽的对中位置，从而导致位于驱动轮对称中心线处的待标定相机与标定板上的标定图案的位置存在偏差，进而导致标定结果的准确性低的问题。

经过反复思考与验证，本申请发明人发现，如果将机器人底盘放置在标定板上且驱动轮位于卡槽中时，若能够检测到驱动轮在卡槽中的误差值，并根据误差值将驱动轮在卡槽中的误差进行校正，这样，便可提高驱动轮在卡槽中的位置的准确性，从而提高位于两个驱动轮的对称中心处的待标定相机相对标定图案的位置准确性，进而提高标定结果的准确性。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种相机标定装置及系统，通过设置标定板和两个检测组件，在相机标定时，将机器人底盘放置在标定板上，机器人底盘上的两个驱动轮分别位于两个卡槽中，并将两个检测组件分别安装于与其对应的驱动轮上，以使检测组件中的定位轴的中心线与驱动轮的中心线重合，检测组件中的指针在重力作用下指向位于卡槽一侧壁上的刻度尺，根据指针在刻度尺上所指的位置，判断驱动轮与卡槽在第一方向上的偏差，从而根据该偏差调整机器人底盘，以使驱动轮位于卡槽在第一方向上的对中位置，以提高驱动轮在卡槽中的位置的准确性，从而提高待标定相机与标定图案之间相对位置的准确性，进而提高标定结果的准确性，避免因标定结果的误差大而导致机器人导航路线偏离甚至造成撞击货架的风险。

为了使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的相机标定装置的结构示意图；图2为本申请实施例提供的相机标定装置的正视图；图3为本申请实施例提供的相机标定装置的俯视图；图4为图1中A处的局部放大图；图5为本申请实施例提供的相机标定装置对机器人底盘上的两个驱动轮进行相机标定的使用状态图；图6为图5的正视图。

参见图1至图6所示，本申请实施例提供的相机标定装置100，用于位于机器人底盘200上两个驱动轮201的对称中心处的待标定相机14进行相机标定，其包括：标定板10和两个检测组件12，标定板10的中心处设有标定图案13，标定板10的两端分别设置有与机器人底盘200上的两个驱动轮201相匹配的卡槽101，各卡槽101的一侧壁设有刻度尺11；检测组件12包括支撑板121，支撑板121上设有定位轴122和指针123，检测组件12安装于驱动轮201上时，定位轴122的中心线与驱动轮201的中心线重合，指针123位于与其对应的刻度尺11的上方并在重力作用下指向刻度尺11。

在具体实现时，将待标定相机14安装在机器人底盘200上两个驱动轮201的对称中心处，将标定图案13通过粘贴等方式设置在标定板10的中心处，当进行相机标定时，先将机器人底盘200放置到标定板10上，以使两个驱动轮201分别位于与其对应的卡槽101中，并将两个检测组件12分别安装于与其对应的驱动轮201上，以使定位轴122的中心线与驱动轮201的中心线重合，指针123在重力作用下指向刻度尺11，根据指针123在刻度尺11上所指的位置判断驱动轮201是否在卡槽101第一方向上的对中位置，并可根据指针123与刻度尺11上的位置直接读出偏差值，根据偏差值校正机器人底盘200在标定板10上的位置，以使驱动轮201在卡槽101第一方向上位于卡槽101的对中位置，从而实现校正待标定相机14与标定图案13的相对位置，以提高标定结果的准确性以及精确性，避免因标定结果的误差大而导致机器人导航路线偏离甚至造成撞击货架的风险。

另外，本申请实施例提供的相机标定装置，将机器人底盘放置在标定板上，能够直观的获取待标定相机与标定图案在第一方向上的偏差值，根据该偏差值需要移动驱动轮在卡槽中的位置，便可实现待标定相机与标定图案之间的精准定位，标定方式操作简单，标定结果准确性高。

其中，卡槽101的第一方向指的是在水平面内，与驱动轮201的水平中心线垂直的方向。

需要说明的是，指针123的第一端安装在支撑板121上，指针123的第二端在重力作用下呈自然下垂，其中，沿第一方向，指针123的对称中心面与定位轴122的对称中心面重合。

另外，刻度尺11可以设置在卡槽101一侧壁的顶部或槽壁上，只要能够观察指针123在刻度尺11上所指的位置即可，对此，本实施例不做具体限制。

本申请实施例提供的相机标定装置100，通过设置标定板10和两个检测组件12，在相机标定时，将机器人底盘200放置在标定板10上，两个驱动轮201分别位于两个卡槽101中，并将两个检测组件12分别安装于与其对应的驱动轮201上，以使检测组件12中的定位轴122的中心线与驱动轮201的中心线重合，检测组件12中的指针123在重力作用下指向位于卡槽101一侧壁上的刻度尺11，根据指针123在刻度尺11上所指的位置，判断驱动轮201与卡槽101在第一方向上的偏差，从而根据该偏差调整机器人底盘200，以使驱动轮201位于卡槽101在第一方向上的对中位置，以提高驱动轮201在卡槽101中的位置的准确性，从而提高待标定相机14与标定图案13之间相对位置的准确性，进而提高标定结果的准确性，避免因标定结果的误差大而导致机器人导航路线偏离甚至造成撞击货架的风险。

参见图5和图6所示，在一些可选的实施例中，各驱动轮201设有罩设驱动轮201的外壳202，通过外壳202保护驱动轮201，外壳202上设有定位孔，且定位孔与驱动轮201同轴设置，定位轴122嵌设在定位孔中，从而使检测组件12固定于外壳202上。

为了提高检测组件12与外壳202之间的连接可靠性，在本实施例中，支撑板121与其对应的外壳202磁性连接。

可以理解的是，当定位轴122嵌设在外壳202上的定位孔内时，支撑板121与外壳202之间依靠磁性吸力将支撑板121固定在外壳202上，以提高检测组件12与外壳202的连接可靠性。

在一种可选的实施例中，支撑板121和外壳202均为磁性件，且支撑板121和外壳202的磁性相反。

参见图4所示，在另一种可选的实施例中，支撑板121上设有至少一个第一磁性件124，外壳202上设有至少一个第二磁性件(图中未示出)，且第一磁性件124和第二磁性件的磁性相反，支撑板121与其对应的外壳202通过第一磁性件124和第二磁性件连接。

另外，支撑板121上的第一磁性件124可以为两个，两个第一磁性件124对称设置在定位轴122的两侧，相应的，外壳202上与各第一磁性件124相对应的位置处也设有两个第二磁性件，这样，支撑板121与外壳202之间通过第一磁性件124和第二磁性件的相互吸力连接在一起，且定位轴122两侧受力均匀，从而提高了支撑板121与外壳202之间的连接可靠性。

其中，第一磁性件124和第二磁性件可以磁性材质制成的磁性件，例如，其中，第一磁性件124和第二磁性件均可以为圆柱形的磁铁等，且第一磁性件124和第二磁性件的磁性相反。

在又一种可选的实施方式中，支撑板121还可以与外壳202卡接、螺纹连接等，只要将检测组件12中的支撑板121与外壳202固定连接即可，对此，本实施例不做具体限制。

在上述实施例的基础上，检测组件12还包括把手125，把手125安装于支撑板121上，当需要将检测组件12安装于驱动轮201的外壳202上，或将检测组件12从外壳202上拆卸，用户可通过握持把手125取放检测组件12，从而能够提升用户的体验感。

其中，把手125可以为U型结构，以便于用户拿握，且U型结构的把手125的两端分别与支撑板121固定连接，例如U型结构的把手125安装在支撑板121上与定位轴122相背的一面，当然，把手125还可以安装于支撑板121的顶部等，对此，本实施例不做具体限制。

在本申请中，标定板10的两端分别设有导向块102，各导向块102上设有与驱动轮201相匹配的卡槽101。

具体的，当机器人底盘200放置在标定板10上时，两个驱动轮201分别位于各导向块102上的卡槽101内。

另外，卡槽101的槽口处具有导向面，当驱动轮201进入卡槽101内时，导向面用于对驱动轮201进行导向，示例性的，导向面可以为导向斜面等。

在本申请中，各导向块102为尼龙导向块，通过将各导向块102设置为尼龙材质制成的尼龙导向块，可以减轻相机标定装置100的整体重量。

可选的，各导向块102也可以是其它重量较轻的材质制成，且同时具有足够的强度和刚度，以使导向块102不易发生变形即可。

在上述实施例的基础上，当机器人底盘200放置在标定板10上进行相机标定时，待标定相机14与标定图案13之间在第二方向上也会存在偏差，从而导致标定结果的准确性和精确性低的问题。其中，在水平面内，第二方向与第二方向垂直，也就是说，第二方向与驱动轮201的回转中心线的方向一致。

在本申请中，相机标定装置100还包括塞尺(图中未示出)，塞尺分别用于检测驱动轮201与卡槽101的两侧壁之间的间隙。

在具体实现时，当机器人底盘200放置在标定板10上，且驱动轮201位于卡槽101内时，通过塞尺分别检测驱动轮201两侧与卡槽101的两侧壁之间的间隙，例如，通过塞尺检测驱动轮201两侧与卡槽101的两侧壁之间的间隙分别为X1和X2，则根据该间隙值便可计算出待标定相机14与标定图案13在第二方向上的偏离值为：(X1-X2)/2，并将该偏离值的绝对值添加到控制机器人移动的导航路线的程序中，以对该偏离值进行补偿，以提高待标定相机14与标定板10上标定图案13之间的精确定位，提高标定结果的准确性和精确性，避免机器人因标定结果的准确性低而导致导航路线偏离轨道甚至撞击货架的风险。

在本申请中，通过设置标定板10和两个检测组件12，在相机标定时，将机器人底盘200放置在标定板10上，两个驱动轮201分别位于两个卡槽101中，并将两个检测组件12分别安装于与其对应的驱动轮201上，以使检测组件12中的定位轴122的中心线与驱动轮201的中心线重合，检测组件12中的指针123在重力作用下指向位于卡槽101一侧壁上的刻度尺11，根据指针123在刻度尺11上所指的位置，判断驱动轮201与卡槽101在第一方向上的偏差，从而根据该偏差调整机器人底盘200，以使驱动轮201位于卡槽101在第一方向上的对中位置，以提高驱动轮201在卡槽101中的位置的准确性，从而提高待标定相机14与标定图案13之间相对位置的准确性，进而提高标定结果的准确性；另外，再通过塞尺分别检测驱动轮201两侧与卡槽101的两侧壁之间的间隙，则根据该间隙值便可计算出待标定相机14与标定图案13在第二方向上的偏离值，并将该偏离值的绝对值添加到控制机器人移动的程序中，以对该偏离值进行补偿，以提高待标定相机14与标定板10上标定图案13之间的精确定位，提高标定结果的准确性和精确性，避免机器人因标定结果的准确性低而导致导航路线偏离轨道甚至撞击货架的风险。

本申请实施例还提供一种相机标定系统，包括上述实施例提供的相机标定装置。

其中，相机标定装置的结构和工作原理已在上述实施例中进行详细阐述，在此，不再一一进行赘述。

本申请实施例提供的相机标定装置，通过设置标定板和两个检测组件，在相机标定时，将机器人底盘放置在标定板上，两个驱动轮分别位于两个卡槽中，并将两个检测组件分别安装于与其对应的驱动轮上，以使检测组件中的定位轴的中心线与驱动轮的中心线重合，检测组件中的指针在重力作用下指向位于卡槽一侧壁上的刻度尺，根据指针在刻度尺上所指的位置，判断驱动轮与卡槽在第一方向上的偏差，从而根据该偏差调整机器人底盘，以使驱动轮位于卡槽在第一方向上的对中位置，以提高驱动轮在卡槽中的位置的准确性，从而提高待标定相机与标定图案之间相对位置的准确性，进而提高标定结果的准确性，避免因标定结果的误差大而导致机器人导航路线偏离甚至造成撞击货架的风险。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种相机标定装置，用于对位于机器人底盘上的两个驱动轮的对称中心处的待标定相机进行相机标定，其特征在于，包括：标定板和两个检测组件，所述标定板的中心处设有标定图案；所述标定板的两端分别设置有与所述机器人底盘上的两个所述驱动轮相匹配的卡槽，各所述卡槽的一侧壁设有刻度尺；

所述检测组件包括支撑板，所述支撑板上设有定位轴和指针，所述检测组件安装于所述驱动轮上时，所述定位轴的中心线与所述驱动轮的中心线重合，所述指针位于与其对应的所述刻度尺的上方并在重力作用下指向所述刻度尺。

2.根据权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，各所述驱动轮设有罩设所述驱动轮的外壳，所述外壳上设有定位孔，且所述定位孔与所述驱动轮同轴设置，所述定位轴嵌设在所述定位孔中。

3.根据权利要求2所述的相机标定装置，其特征在于，所述支撑板与其对应的所述外壳磁性连接。

4.根据权利要求3所述的相机标定装置，其特征在于，所述支撑板和所述外壳均为磁性件，且所述支撑板和所述外壳的磁性相反。

5.根据权利要求3所述的相机标定装置，其特征在于，所述支撑板上设有至少一个第一磁性件，所述外壳上设有至少一个第二磁性件，所述支撑板与其对应的所述外壳通过所述第一磁性件和所述第二磁性件磁性连接。

6.根据权利要求5所述的相机标定装置，其特征在于，所述支撑板上的所述第一磁性件为两个，两个所述第一磁性件对称设置在所述定位轴的两侧。

7.根据权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述检测组件还包括把手，所述把手安装于所述支撑板上。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的相机标定装置，其特征在于，所述标定板的两端分别设有导向块，各所述导向块上设有所述卡槽。

9.根据权利要求8所述的相机标定装置，其特征在于，所述卡槽的槽口具有导向面，所述导向面用于对所述驱动轮进行导向。

10.根据权利要求8所述的相机标定装置，其特征在于，各所述导向块为尼龙导向块。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的相机标定装置，其特征在于，所述相机标定装置还包括塞尺，所述塞尺分别用于检测所述驱动轮与所述卡槽的两侧壁之间的间隙。

12.一种相机标定系统，其特征在于，包括上述权利要求1-11中任一项所述的相机标定装置。

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