一种采用led的高精度视觉平面标定模板的制作方法
【专利摘要】一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，属于视觉测量【技术领域】，本发明为解决现有采用LED光点的平面模板进行相机参数标定的标定精度低的问题。本发明包括标定部和控制部；所述标定部包括标定面板、m×n个标定螺纹孔、LED调整套、固定压圈和LED组件；在所述标定面板上设置m×n个标定螺纹孔、每个标定螺纹孔内部旋合一个LED调整套，LED调整套为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套的底端面上设置两个通孔；LED调整套的内部旋合一个固定压圈，LED组件的LED灯设置在固定压圈的内孔里，LED组件的两个引脚贴片被固定压圈压在LED调整套的底端面上；所述控制部用于控制LED组件工作。
【专利说明】一种采用LED的高精度视觉平面标定模板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面标定模板，属于视觉测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来视觉测量技术已成为仪器科学中发展十分迅速的领域之一。相机参数标定是视觉测量的前提，它为视觉图像的二维信息与实际三维物体坐标提供了对应、转换的定量关系。二维平面模板在相机参数标定中常被采用，如具有棋盘格形状的平面图案，或主动发光的LED光点构成的平面模板。所述LED光点指LED灯发出的点光源。对于棋盘格图案，其主要缺点是对环境变化的适应能力差，当受到周围光线干扰时，该图案的图像提取精度和准确性将大大降低。对于具有发光能力的LED光点构成的平面模板而言，由于其发光亮度好，具有很好的抗环境光线干扰能力，使得其在相机参数标定中具有很好的应用前景。平面模板使用的前提是该模板具有高精度的共面性，已有的LED光点构成的平面模板的共面误差通常达到几十微米，甚至更大，这将降低相机参数的标定精度。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了解决现有采用LED光点的平面模板进行相机参数标定的标定精度低的问题，提供了一种采用LED的高精度视觉平面标定模板。
[0004]本发明所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，它包括标定部和控制部；
[0005]所述标定部包括标定面板、mXn个标定螺纹孔、mXn个LED调整套、mXn个固定压圈和mXn个LED组件；在所述标定面板上设置mXn个标定螺纹孔、每个标定螺纹孔内部旋合一个LED调整套，LED调整套为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套的底端面上设置两个通孔；LED调整套的内部旋合一个固定压圈，LED组件的LED灯设置在固定压圈的内孔里，LED组件的两个引脚贴片被固定压圈压在LED调整套的底端面上；
[0006]所述控制部用于控制LED组件工作，
[0007]其中m、η为大于或等于2的正整数。
[0008]本发明的优点:本发明设计了一种具有LED光点共面调整功能的螺纹联接结构，即设计了标定面板、LED调整套、固定压圈等零件。利用固定压圈将LED的两个引脚压紧LED调整套接触面，从而起到固定LED的目，LED的正负极导线通过LED调整套上的两个通孔引出；通过LED调整套的外螺纹与标定面板内螺纹孔的旋合长度调整，实现标定模板上LED光点的共面要求，其中螺纹的螺距为1_，当LED调整套相对转动I度转角时，可实现约2.78微米的共面尺寸调整。当借助高精度的坐标测量机等仪器，只需手动操作本文设计的标定模板，就可以将LED光点共面精度控制在10微米以下。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是标定面板的结构示意图；
[0010]图2是图1的A-A剖视图；[0011]图3是图2中I处放大图；
[0012]图4是图2中II处放大图；
[0013]图5是LED调整套的结构图；
[0014]图6是图5的俯视图；
[0015]图7是固定压圈的结构图；
[0016]图8是LED组件的结构图；
[0017]图9是支座内轴的结构图；
[0018]图10是图9的俯视图；
[0019]图11是支座外孔的结构图；
[0020]图12是图11的俯视图；
[0021]图13是本发明所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板的结构示意图；
[0022]图14是图13的侧视图；
[0023]图15图13的B-B剖视图；
[0024]图16是图15的II1、IV、V和VI处的放大图；
[0025]图17是图15的VII处的放大图；
[0026]图18是控制部电路图；
[0027]图19是LED组件与接口电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]【具体实施方式】一:下面结合图1、图2、图4至图8、图13、图15和图16说明本实施方式，本实施方式所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，它包括标定部和控制部；
[0029]所述标定部包括标定面板l、mXn个标定螺纹孔3、mXn个LED调整套4、mXn个固定压圈5和mXn个LED组件6 ;在所述标定面板I上设置mXn个标定螺纹孔3、每个标定螺纹孔3内部旋合一个LED调整套4，LED调整套4为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套4的底端面上设置两个通孔4-1 ；LED调整套4的内部旋合一个固定压圈5，LED组件6的LED灯6_1设置在固定压圈5的内孔里，LED组件6的两个引脚贴片6-2被固定压圈5压在LED调整套4的底端面上；
[0030]所述控制部用于控制LED组件6工作，
[0031]其中m、η为大于或等于2的正整数。
[0032]LED组件6的LED灯6_1发出的是点光源，以下简称LED光点。
[0033]各部件安装步骤如下:
[0034]I)将LED组件6通过固定压圈5压紧在LED调整套4内孔的底端面上；
[0035]2)为了保证所有LED光点中心处于同一平面上，以标定面板I左上角的LED光点中心(球体球心)为基准。首先，将mXn个LED调整套4初步安装于标定面板I上；然后，将标定面板I布置于坐标机工作平台上，利用坐标机测量LED光点中心位置,若其他LED光点中心相对于左上角的LED在垂直于面板方向超过±0.05mm,则转动LED调整套4进行调難
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[0036]3)利用坐标机重新测量LED光点中心相对于标定面板I左上角LED的位置，若满足偏差在±0.05mm以内，结束调整。[0037]LED调整套4功能用于进行LED光点中心共面调整，图5和图6为其零件图。当调整其与标定面板I的标定螺纹孔3旋合长度时，可完成LED共面调整。LED调整套4的内螺纹与固定压圈5旋合，实现LED组件6的固定。LED调整套4的底端面设置两个通孔4_1用于LED组件6的两引脚贴片6-2的导线走线，通孔4-1的位置由LED引脚贴片6_2位置确定；此外，LED调整套4的上端面开了一字槽，方便安装。
[0038]固定压圈5具有外螺纹和内孔结构，外螺纹用于与LED调整套4内螺纹联接，联接时需要先将LED组件6置于LED调整套4内孔底端面，LED组件6的引脚贴片6_2在下，拧上固定压圈5时保证LED组件6的两个引脚贴片6-2被压紧在固定压圈5的下端面和LED调整套4内孔底端面之间。为了便于安装，固定压圈5上端面开一字槽，如图7所示。
[0039]【具体实施方式】二:下面结合图3、图9至图12、图14和图17说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括调节角度部，所述调节角度部包括支座内轴
7、支座外孔8、固定螺钉9和弹簧垫圈10，
[0040]在标定面板I的中心位置设置支轴固定孔2、支轴固定孔2由沉孔和通孔连通构成，沉孔面向标定面板I的正面；如图3所示，这样设置保证固定螺钉9、弹簧垫圈10与支座内轴7的联接。
[0041]支座外孔8为一端开口的孔状结构，另一端固定支架8-3，其孔分为螺纹段8-1和空孔段8-2两部分；
[0042]支座内轴7的 一端为具有内螺纹的固定孔7-1，另一端为具有外螺纹调节段7-2 ；
[0043]外螺纹调节段7-2与支座外孔8螺纹连接；固定孔7-1的端面外径大于支轴固定孔2的通孔的内径；
[0044]固定螺钉9穿过置于沉孔中的弹簧垫圈10和支轴固定孔2后与固定孔7-1螺纹连接。
[0045]在标定模板使用时通常需要调整其与相机镜头之间的夹角，为了实现这一目的，采用支座内轴7与支座外孔8两个零件实现。图9和图10为支座内轴7零件图，图11和图12为支座外孔8零件图。在使用时，固定支架8-3落地，标定面板I的一个边落地，则标定面板I的一个边与固定支架8-3共同稳定支撑,通过调节支座内轴7与支座外孔8之间的旋合长度，来调节标定面板I与地面的角度，进而调节了相机与标定面板I之间的角度。
[0046]【具体实施方式】三:下面结合图18和图19说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，控制部包括两端插口 JP、按钮开关SW、电阻Rs、工作指标灯LED、和k个LED驱动部；k个LED驱动部包括k个稳压芯片U1, U2，…，Uk ；k个二极管D1, D2,...，Dk ;k个分压电阻R1, R2,..., Rk ；k个滑动变阻器Rpl，Rp2,..., Rpk ；k个拨码开关S1, S2,, Sk,和k个接口电路P1, P2,, Pk,拨码开关S1, S2,...，Sk为8位拨码开关，接口电路P1, P2,...，Pk为8 X 2接口，每个LED驱动部结构相同；
[0047]两端插口 JP的I脚接地；两端插口 JP的2脚连接按钮开关SW的一端，并连接电源 VCC ；
[0048]按钮开关SW的另一端同时连接k个稳压芯片U1, U2,...，Uk的3脚；并通过电阻Rs和工作指标灯LED接地；
[0049]以第一个LED驱动部的结构为例进行说明:稳压芯片U1的I脚接地；稳压芯片U1的2脚连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接分压电阻R1的一端；分压电阻&的另一端连接滑动变阻器Rpl的固定端，滑动变阻器Rpl的滑动端连接拨码开关S1的8个输入端，拨码开关S1的8个输出端与接口电路P1的8个输入端一一对应连接；接口电路P1的8个输出端接地；
[0050]接口电路P1, P2,..., Pk的任一对应输入、输出端之间连接一个LED组件6 ；
[0051]其中k为大于或等于I的正整数。
[0052]稳压芯片U1, U2,..., Uk采用型号为LT1083的稳压芯片。
【权利要求】
1.一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，它包括标定部和控制部； 所述标定部包括标定面板(I)、mXη个标定螺纹孔(3)、mXη个LED调整套(4)、mXn个固定压圈(5)和mXn个LED组件(6);在所述标定面板(I)上设置mXn个标定螺纹孔(3)、每个标定螺纹孔(3)内部旋合一个LED调整套(4)，LED调整套(4)为开口向上的圆桶形结构，具有内螺纹和外螺纹，LED调整套(4)的底端面上设置两个通孔(4-1) ;LED调整套(4)的内部旋合一个固定压圈(5 )，LED组件(6 )的LED灯(6_1)设置在固定压圈(5 )的内孔里，LED组件(6)的两个引脚贴片(6-2)被固定压圈(5)压在LED调整套(4)的底端面上；所述控制部用于控制LED组件(6)工作， 其中m、η为大于或等于2的正整数。
2.根据权利要求1所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，它还包括调节角度部，所述调节角度部包括支座内轴(7)、支座外孔(8)、固定螺钉(9)和弹簧垫圈(10)， 在标定面板(I)的中心位置设置支轴固定孔(2)、支轴固定孔(2)由沉孔和通孔连通构成，沉孔面向标定面板(I)的正面； 支座外孔(8)为一端开口的孔状结构，另一端固定支架(8-3)，其孔分为螺纹段(8-1)和空孔段(8-2)两部分； 支座内轴(7)的一端为具有内螺纹的固定孔(7-1)，另一端为具有外螺纹调节段(7-2)； 外螺纹调节段(7-2)与支座外孔(8)螺纹连接；固定孔(7-1)的端面外径大于支轴固定孔(2)的通孔的内径； 固定螺钉(9)穿过置于沉孔中的弹簧垫圈(10)和支轴固定孔(2)后与固定孔(7-1)螺纹连接。`
3.根据权利要求1所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，控制部包括两端插口 JP、按钮开关SW、电阻Rs、工作指标灯LED、和k个LED驱动部；k个LED驱动部包括k个稳压芯片U1, U2，…，Uk ；k个二极管D1, D2，…，Dk ；k个分压电阻R1, R2,…，Rk ；k个滑动变阻器Rpl，Rp2,...，Rpk ;k个拨码开关S1, S2,, Sk,和k个接口电路P1, P2,, Pk,拨码开关S1, S2，...，Sk为8位拨码开关，接口电路P1, P2,...，Pk为8 X 2接口，每个LED驱动部结构相同； 两端插口 JP的I脚接地；两端插口 JP的2脚连接按钮开关SW的一端，并连接电源VCC ； 按钮开关SW的另一端同时连接k个稳压芯片U1, U2，...，Uk的3脚；并通过电阻Rs和工作指标灯LED接地； 以第一个LED驱动部的结构为例进行说明:稳压芯片U1的I脚接地；稳压芯片U1的2脚连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接分压电阻R1的一端；分压电阻&的另一端连接滑动变阻器Rpl的固定端，滑动变阻器Rpl的滑动端连接拨码开关S1的8个输入端，拨码开关S1的8个输出端与接口电路P1的8个输入端一一对应连接；接口电路P1的8个输出端接地； 接口电路P1, P2,..., Pk的任一对应输入、输出端之间连接一个LED组件(6)； 其中k为大于或等于I的正整数。
4.根据权利要求3所述一种采用LED的高精度视觉平面标定模板，其特征在于，稳压芯片U1, U2,..., Uk采用型号为LT1083的稳压芯片。
【文档编号】G01C25/00GK103759741SQ201410025065
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】郭玉波, 陈刚, 马惠萍, 于潇宇, 聂飞斌 申请人:哈尔滨工业大学