激光测距校正方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光测距校正方法及系统，涉及激光测距技术领域，所述方法包括：获取实际测距参数；采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。本发明在进行测距时，不再采用理论测距参数，而采用实际测距参数，降低了激光三角测距传感器的安装精度，并且提高了测距精度。
【专利说明】
激光测距校正方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及激光测距技术领域，特别涉及一种激光测距校正方法及系统。
【背景技术】
[0002]激光三角测距传感器越来越多的应用于工业自动化设备、家庭服务移动机器人上，对于线激光三角测距传感器或点激光三角测距传感器而言，主要是对以下参数的精度要求高:1、激光和接收图像传感器的中心距;2激光和图像传感器X轴或y轴的平行度;3、激光和图像传感器z轴(垂直于图像传感器)的夹角；4、图像传感器的畸变系数;5、镜头的焦距。这些参数的要求使得激光三角测距传感器对生产的精度要求很高。
[0003]但由于实际生产环境通常无法达到上述的精度要求，使得激光三角测距传感器的准确度较低。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种激光测距校正方法及系统。
[0005]依据本发明的第一个方面，提供了一种激光测距校正方法，所述方法包括:
[0006]获取实际测距参数；
[0007]采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；
[0008]基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。
[0009]可选地，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的距离X’。
[0010]可选地，基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离，
[0011 ] Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0012]其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小。
[0013]可选地，所述获取实际测距参数之前，所述方法还包括:
[0014]对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数。
[0015]可选地，所述对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，进一步包括:
[0016]在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值；
[0017]判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。
[0018]依据本发明的第二个方面，提供了一种激光测距校正系统，所述系统包括:
[0019]参数获取单元，用于获取实际测距参数；
[0020]位置采集单元，用于采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；
[0021]距离确定单元，用于基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。
[0022]可选地，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。
[0023]可选地，所述距离确定单元基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离，
[0024]Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0025]其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小。
[0026]可选地，所述系统还包括:
[0027]参数确定单元，用于对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数。
[0028]可选地，所述参数确定单元，进一步用于在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值;判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。
[0029]本发明在进行测距时，不再采用理论测距参数，而采用实际测距参数，降低了激光三角测距传感器的安装精度，并且提高了测距精度。
【附图说明】
[0030]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，而并不认为是对本发明的限制。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:
[0031 ]图1是线激光三角测距传感器的测距原理图；
[0032]图2是本发明一种实施方式的激光测距校正方法的流程图；
[0033]图3是本发明另一种实施方式的激光测距校正方法的流程图；
[0034]图4是3次不同距离测量的示意图；
[0035]图5是本发明一种实施方式的激光测距校正系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0037]可理解的是，激光三角测距传感器可以为线激光三角测距传感器，也可以为点激光三角测距传感器，还可以为其他类似的测距传感器，本实施方式对此不加以限制。
[0038]下面以线激光三角测距传感器为例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。参照图1，线激光器LD发出一束线激光打在被测物体上反射回来，经过镜头成像于CCD或CMOS传感器上，其中，b为激光和镜头光轴中心点的距离;f为镜头的焦距;X为光斑点到镜头中心点的距离。
[0039]在理想状态下，安装达到设计精度的要求时，由几何关系三角形相似得到被测距离Z，计算公式为Z = bf/x。
[0040]在实际生产过程中，由于安装精度要求较高，按上述公式计算出的距离往往与实际有较大偏差，也就是说，相同型号的线激光三角测距传感器中，b、f及X这三个参数通常也设置为相同，但由于这三个参数为理论值，只有在安装过程中，不出现失误，由上述计算公式所得到的被测距离Z才准确，但是，通常情况下，激光和镜头光轴的中心距离b会有偏差，镜头的焦距f会有偏差，激光和镜头的光轴由于安装误差，也会跟设计的角度有偏差，导致镜头中心点的位置X’有偏差。
[0041 ]举例说明:假设CXD或CMOS传感器的X轴有720个像素点，那么理论上镜头中心点的位置X’是第360个像素点，但由于安装角度的偏差，例如本来设计是激光束和光轴平行，但实际装配时，激光束和光轴成一特定角度，比如5度，对于激光束来说，中心点X，可能变成第370个像素点或第350个像素点。
[0042]针对以上情况，图2是本发明一种实施方式的激光测距校正方法的流程图；参照图2，所述方法包括:
[0043]S201:获取实际测距参数；
[0044]需要说明的是，本实施方式的方法的执行主体为激光三角测距传感器，当然，其可为线激光三角测距传感器，也可以为点激光三角测距传感器，还可以为其他类似的测距传感器，本实施方式对此不加以限制。
[0045]可理解的是，所述测距参数即为激光测距过程中所涉及的参数，所述实际测距参数可理解为激光测距过程中所涉及的参数的实际值，而非理论值。
[0046]在具体实现中，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。
[0047]S202:采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；
[0048]S203:基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。
[0049]应理解的是，所述与所述待测对象的距离，即为所述激光三角测距传感器与所述待测对象之间的距离。
[0050]在具体实现中，基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离，
[0051 ] Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0052]其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小(属于已知值，假设一个1/3寸的cmos传感器，则Y轴的长度是3.6毫米，Y轴总共720像素，则每个像素的物理尺寸大小是5um。)。
[0053]本实施方式在进行测距时，不再采用理论测距参数，而采用实际测距参数，降低了激光三角测距传感器的安装精度，并且提高了测距精度。
[0054]图3是本发明另一种实施方式的激光测距校正方法的流程图；参照图3，所述方法包括:
[0055]S300:对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数；
[0056]在具体实现中，为便于确定所述实际测距参数，本实施方式中，步骤S300包括以下步骤 S3001 ?S3002:
[0057]S3001:在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值；
[0058]S3002:判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。
[0059]假设预设次数为3时，参照图4，可将激光三角测距传感器垂直于一面墙放置，分别在三个不同的距离，标记为z0，zl，z2;
[0000]在这三个位置，分别读出光斑在cmos传感器的中心点位置，记为centerO，centerI，center2；
[0061 ]将上述距离及中心点位置分别带入下式中，
[0062]Z= (b，*f，)/( (center-χ，)*S)
[0063]由于S为已知值，三个公式计算三个未知值，即可联立计算出激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。
[0064]当然，在预设次数大于3时，还可采用拟合的方式来计算所述激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。
[0065]S301:获取实际测距参数；
[0066]在具体实现中，步骤S300在确定所述实际测距参数后，可对所述实际测距参数进行存储，相应地，所述获取实际测距参数可理解为读取被存储的实际测距参数。
[0067]需要说明的是，本实施方式的方法的执行主体同样为激光三角测距传感器，当然，其可为线激光三角测距传感器，也可以为点激光三角测距传感器，还可以为其他类似的测距传感器，本实施方式对此不加以限制。
[0068]S302:采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；
[0069]S303:基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。
[0070]对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方式所必须的。
[0071]图5是本发明一种实施方式的激光测距校正系统的结构框图；参照图5，所述系统包括:
[0072]参数获取单元501，用于获取实际测距参数；
[0073]位置采集单元502，用于采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值；
[0074]距离确定单元503，用于基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。
[0075]在本发明一种可选实施方式中，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。
[0076]在本发明一种可选实施方式中，所述距离确定单元基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离，
[0077]Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0078]其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小。
[0079]在本发明一种可选实施方式中，所述系统还包括:
[0080]参数确定单元，用于对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数。
[0081]在本发明一种可选实施方式中，所述参数确定单元，进一步用于在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值;判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。
[0082]对于系统实施方式而言，由于其与方法实施方式基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。
[0083]应当注意的是，在本发明的系统的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。
[0084]本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本系统中，PC通过实现因特网对设备或者装置远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告等。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0085]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种激光测距校正方法，其特征在于，所述方法包括: 获取实际测距参数； 采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值； 基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的距离X’。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离， Z= (b，*f，)/((center-x，)*S)， 其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小。4.如权利要求1?3中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取实际测距参数之前，所述方法还包括: 对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，进一步包括: 在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值； 判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。6.一种激光测距校正系统，其特征在于，所述系统包括: 参数获取单元，用于获取实际测距参数； 位置采集单元，用于采集激光经待测对象反射后光斑中心点的第一位置值； 距离确定单元，用于基于所述第一位置值及实际测距参数确定与所述待测对象的距离。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述实际测距参数包括:激光和镜头光轴中心点的实际距离b’、镜头的实际焦距f’、以及光斑点到镜头中心点的实际距离X’。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述距离确定单元基于所述第一位置值及实际测距参数通过下式确定与所述待测对象的距离， Z= (b，*f，)/((center-x，)*S)， 其中，Z为与所述待测对象的距离;center为光斑中心点的第一位置值;S为像素的物理尺寸大小。9.如权利要求6?8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 参数确定单元，用于对预设对象进行预设次数的测距，以确定所述实际测距参数，所述预设次数为不小于3的整数。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述参数确定单元，进一步用于在与预设对象相距预设距离时进行测距，采集测距时对应光斑中心点的第二位置值;判断是否进行了预设次数的测距，若否，则对所述预设距离进行调整，并返回所述在与预设对象相距预设距离时进行测距的步骤，若是，则根据所述光斑中心点的第二位置值及对应的预设距离确定所述实际测距参数。
【文档编号】G01C25/00GK106092146SQ201610770453
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月30日
【发明人】江斌
【申请人】宁波菜鸟智能科技有限公司