CN219244544U - 一种定位相机结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定位相机结构，包括运动部件、相机部件和激光水平仪；运动部件包括电缸、电缸连接杆、滑块和导轨；电缸的固定端和滑块分别安装在车体上；电缸的电缸连接杆与导轨相连；导轨与滑块相适配且可沿滑块上下移动；导轨上安装有相机部件；相机部件包括漫射板和相机，漫射板位于靠近激光水平仪一侧，相机位于远离激光水平仪一侧；本实用新型相比于PSD探测技术对环境光不敏感、检测距离增大、降低成本、提高精度。

Description

一种定位相机结构

技术领域

本实用新型涉及地砖铺贴作业位置探测时所采用的视觉检测领域，具体涉及一种定位相机结构。

背景技术

现有用于地砖铺贴作业的位置检测技术使用的是PSD探测技术，PSD探测技术的应用原理：光电位置敏感器件PSD（Position Sensitive Detector）是一种对其感光面上入射光斑重心位置敏感的光电器件，即当入射光斑落在器件感光面的不同位置时，PSD将对应输出不同的电信号，通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光斑在PSD的位置。应用场景：地砖铺贴作业时，设备前方有一固定高度的激光水平仪，其发出的激光线束打在PSD感光面器件上，PSD检测出光束所在位置与原设定位置位移差值后上抛数据至上位机，然后电缸驱动PSD部件直至光束所在位置与原设定位置一致为止，并在后续的作业中保持一致。

在使用PSD在地砖铺贴作业中发现有如下问题：一、测量距离过短，因为应用环境是在自然光中作业，当距离超过8米时，激光光强不足，PSD接收不到信号，检测失效，作业失败。而地砖铺贴经常有几十米长的作业区域，导致需反复移动激光水平仪位置，作业精度容易受到影响；二、在日光等强光环境下容易受到影响，PSD感光面接受到的光强强度溢出，无法识别激光信号，导致检测失败。PSD检测多用于低环境光应用场景上，应用在强环境光场景就会经常出现环境光干涉的问题，而在地砖铺贴应用场景下，靠门窗的位置经常会有阳光照射，PSD出现故障几率比较大；三、由于PSD入射角有效值只有60度，导致设备需要增加一个舵机用来旋转PSD部件以获得激光最佳入射角度，增加的旋转机构除了费用增加外，还有使用寿命、维护、通讯等方面带来的问题。

因此提出一种对环境光不敏感、检测距离增大、降低成本、提高精度的定位相机结构。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种对环境光不敏感、检测距离增大、降低成本、提高精度的定位相机结构。为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种定位相机结构，包括运动部件、相机部件和激光水平仪；

所述运动部件包括电缸、电缸连接杆、滑块和导轨；所述电缸的固定端和滑块分别安装在车体上；所述电缸的电缸连接杆与导轨相连；

所述导轨与滑块相适配且可沿滑块上下移动；所述导轨上安装有所述相机部件；

所述相机部件包括漫射板和相机，漫射板位于靠近激光水平仪一侧，相机位于远离激光水平仪一侧。

优选地，所述运动部件还包括导轨连接杆；所述电缸连接杆通过导轨连接杆与导轨相连接。

优选地，所述相机部件还包括漫射板安装板、漫射板连接罩和相机安装板；

所述漫射板连接罩远离激光水平仪的一端设有相机安装板，该相机安装板上安装有所述相机；所述漫射板连接罩靠近激光水平仪的一端设有漫射板安装板，该漫射板安装板上设有所述漫射板。

优选地，所述相机部件还包括导轨连接板；所述导轨连接板呈L字型，该导轨连接板一端安装在漫射板连接罩下方，导轨连接板另一端安装在导轨上。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过电缸对相机部件进行运动控制，激光水平仪发出的激光线束落在漫射板上形成清晰光线，相机拍照并计算出光线所在位置并与原设定位置比较后，电缸控制相机部件移动使光线与原设定位置重合并在作业中保持重合状态，作业过程中相机一直拍照，运动部件不间断修正当前实际位置，使激光线束与预定位置持续重合，进而实现代替PSD地砖铺贴作业中的位置检测作用；

2.本实用新型可将有效的检测距离由PSD检测的8米极限，加大至30米，实现检测距离增大；

3.本定位相机结构对环境光干涉不敏感，地砖铺贴场景下的强环境光不会对定位相机结构产生干涉现象；

4.本定位相机结构的有效射入角大于170度，远超PSD的60度，可以将PSD检测机构中的旋转结构取消，解决了PSD技术中旋转结构带来的费用、寿命等问题，故障率更低，维护更方便；

5.本定位相机结构检测数据精度等级优于PSD检测数据。

附图说明

图1为本实用新型定位相机结构的结构示意图；

图2为本实用新型中运动部件的结构示意图；

图3为本实用新型中相机部件的内部结构示意图；

图4为本实用新型中图像像素与光强的关系示意图；

图5为psd方案的图像像素与光强的关系示意图。

图中，1-电缸，2-电缸连接杆，3-滑块，4-导轨连接杆，5-导轨，6-漫射板，7-漫射板安装板，8-漫射板连接罩，9-相机安装板，10-相机，11-导轨连接板，12-运动部件，13-相机部件，14-激光水平仪。

具体实施方式

结合图1-图3，一种定位相机结构，包括运动部件12、相机部件13和激光水平仪14；运动部件12和相机部件13之间通过导轨5进行连接，从而实现电缸1对相机部件13的运动控制。

运动部件12包括电缸1、电缸连接杆2、滑块3和导轨5；电缸1的固定端和滑块3分别安装在车体上；电缸1的电缸连接杆2与导轨5相连；

导轨5与滑块3相适配且可沿滑块3上下移动；导轨5上安装有相机部件13；

相机部件13包括漫射板6和相机10。

激光水平仪14发出光束打在本实用新型中的漫射板6上形成清晰光线，相机10拍照并计算出光线所在位置并与原设定位置比较后，电缸1控制相机部件13移动使光线与原设定位置重合并在作业中保持重合状态。

如图4所示，为本实用新型的图像像素与光强的关系示意图，图像像素受环境光强影响较小，精度可以在0.2mm以内的精度误差，如果选择合适的激光器算法可以达到0.1mm的精度误差，帧率最高为30帧每秒，基本不受周围环境光影响，可以同时测量横方向和纵方向的激光线偏移量。

如图5所示，为psd方案的图像像素与光强的关系示意图，图像像素受环境影响很大（日光和周围光影响，周围光强时需要外滤镜），容易饱和，峰状最宽为10-200个像素，精度要在0.5-10mm(每个像素在0.05mm)，并且有一定扭曲，信号不稳定，帧率最高为2.5hz，无法满足实时处理的要求，成本较本实用新型成本较高。

为实现电缸1对相机部件13的运动控制，运动部件12还包括导轨连接杆4；电缸连接杆2通过导轨连接杆4与导轨5相连接。

相机部件13还包括漫射板安装板7、漫射板连接罩8和相机安装板9；漫射板连接罩8远离激光水平仪14的一端设有相机安装板9，该相机安装板9上安装有相机10；漫射板连接罩8靠近激光水平仪14的一端设有漫射板安装板7，该漫射板安装板7上设有漫射板6。

相机部件13还包括导轨连接板11；导轨连接板11呈L字型，该导轨连接板11一端安装在漫射板连接罩8下方，导轨连接板11另一端安装在导轨5上。

本定位相机结构的有效射入角大于170度，因为激光线束只要能打在漫射板上就能形成清晰可见的光束，从而被相机拍照捕捉进而分析出所在位置，所以正常使用的角度范围可以增加到170度以上，远超PSD的60度，可以将PSD检测机构中的旋转结构取消，解决了PSD技术中旋转结构带来的费用、寿命等问题，故障率更低，维护更方便。

PSD检测体系中所出现的探测距离短最多为8m内，偏转角度较大的情况等同样会影响光线强度导致距离会进一步减少，本实例情况下只要有激光光强大于人眼可以识别的程度,环境影响较少，30m内室内都可以实现检测的效果、强环境光下容易检测失败的问题得到彻底解决，是由于本款相机是3通道的方式采集数据采集信息更全，同时对算法进行优化，不会因为不同距离导致的不同光强而失效，做了一定的算法提高了远近距离激光波段光线的比对度，由此计算需要的信息，而psd是单色模式采集数据，同时不具备算法加持计算可能，仅仅靠光强信息，环境光一样被采集为光强显然不是激光器本身位置信息的需要提取的，本实例通过多通道来对比采集光学信息可以更为准确的提取出激光波段的位置特征信息。

PSD造价高（用于地砖铺贴铺浆工序高度检测的PSD系统包括3个PSD，两个舵机及相关连接件总价高达10000元），而取代PSD系统的本实用新型因为有两处活动处因此需要两组相机部件（单组相机也可以使用），总价1500元，降低了设备的整体造价，更利于地砖铺贴机器人的推广。

如图1-图5所示，本实用新型工作原理和流程如下：

1. 激光水平仪14及相机部件13预先设定好高度，并将其记录为原点。

2. 作业时，先把激光水平仪14高度调整到位，并发出激光线束。

3. 作业开始前相机部件13位置在激光线束高度上方，电缸1启动，电缸连接杆2通过导轨连接杆4带动导轨5沿滑块3向下移动，进而带动相机部件13向下移动，当下降若干距离后，激光线束落在漫射板6上，相机10拍照后计算出当前位置与预定位置相差距离并继续移动，直至激光线束与预定位置重合。

4. 作业过程中相机10一直拍照从而运动部件12不间断修正当前实际位置，使激光线束与预定位置持续重合。

Claims (4)

1.一种定位相机结构，其特征在于：包括运动部件、相机部件和激光水平仪；

所述运动部件包括电缸、电缸连接杆、滑块和导轨；所述电缸的固定端和滑块分别安装在车体上；所述电缸的电缸连接杆与导轨相连；

所述导轨与滑块相适配且可沿滑块上下移动；所述导轨上安装有所述相机部件；

所述相机部件包括漫射板和相机，漫射板位于靠近激光水平仪一侧，相机位于远离激光水平仪一侧。

2.根据权利要求1所述的定位相机结构，其特征在于：

所述运动部件还包括导轨连接杆；所述电缸连接杆通过导轨连接杆与导轨相连接。

3.根据权利要求1所述的定位相机结构，其特征在于：

所述相机部件还包括漫射板安装板、漫射板连接罩和相机安装板；

所述漫射板连接罩远离激光水平仪的一端设有相机安装板，该相机安装板上安装有所述相机；所述漫射板连接罩靠近激光水平仪的一端设有漫射板安装板，该漫射板安装板上设有所述漫射板。

4.根据权利要求3所述的定位相机结构，其特征在于：

所述相机部件还包括导轨连接板；所述导轨连接板呈L字型，该导轨连接板一端安装在漫射板连接罩下方，导轨连接板另一端安装在导轨上。

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