工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，包括组合连接的单轴滑台、双目测试台、可调节拉丝支架及上位机可调节拉丝支架和上位机；相机要求为百万像素级工业相机，能保存高清图像并传送至上位机，二者成一定夹角α，夹角α是按照双目相机视野尽可能重合的原则设计的，随镜头参数的选择而变化；夹具位置按照传感器安装位置保证传感器视野与双目视野尽量重合的原则设计；可移动滑轨可以调节拉丝支架的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度；拉丝支架上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽，用于盘绕丝线，选择不同的锯齿密度盘绕丝线可用于调节标定精度，还可保证每段丝线相互平行；丝线采用高反光的粗糙表面细线。
【专利说明】
工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统
技术领域
[0001]本实用新型涉视觉检测技术领域，尤其涉及一种工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统。
【背景技术】
[0002]随着中国社会人口结构调整，劳动力减少，科技不断进步，工业自动化是工业发展大趋势，视觉检测技术在工业中的应用也越来越广泛，高精度的视觉检测技术是产品质量的保证。线结构光传感器以其精度高、结构简单、实时性强等优点成为工业视觉检测的优选之一。但是高精度的结构光传感器标定难度大、过程复杂，而标定的准确性有直接影响传感器的测量精度。
[0003]线结构光传感器标定主要是标定相机的内外部参数和结构光光平面参数。相机标定方法包括DLT方法、RAC方法、张正友棋盘格标定法、自标定等等方法;光平面标定方法又包括拉丝法、靶标法、交比不变性方法等等。这些方法各有优点，但是人工成本和时间成本很大，均不适合在工业上实现自动标定。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，实现线结构可见光传感器标定自动化，提出一种基于拉丝法的结构光传感器标定系统。该系统可以实现自动标定线结构可见光传感器，极大的减少人工成本，提高效率，有效解决上述技术问题。
[0005]为有效解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下:
[0006]工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，包括组合连接的单轴滑台、双目测试台、可调节拉丝支架及上位机;所述单轴滑台包括支架和直线导轨，所述直线导轨包括控制连接端伺服电机，并通过所述上位机编程控制其运动。
[0007]特别的，所述双目测试台包括可调节拉丝支架，所述可调节拉丝支架包括可移动滑轨、拉丝支架及丝线。
[0008]特别的，所述可移动滑轨调节所述拉丝支架的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度;且所述拉丝支架上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽。
[0009]特别的，所述双目测试台包括第一相机、第二相机及线结构光传感器夹具，所述第一相机及第二相机分别为CCD或CMOS相机，所述上位机连接直线导轨、第一相机、第二相机及内置传感器。
[0010]本实用新型的有益效果为:本实用新型提供的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，可调节拉丝支架和上位机;双目测试台包括C⑶或CMOS相机、CXD或CMOS相机和线结构光传感器夹具;相机要求为百万像素级工业相机，能保存高清图像并传送至上位机，二者成一定夹角α，夹角α是按照双目相机视野尽可能重合的原则设计的，随镜头参数的选择而变化;夹具位置按照传感器安装位置保证传感器视野与双目视野尽量重合的原则设计;可移动滑轨可以调节拉丝支架的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度;拉丝支架上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽，用于盘绕丝线，选择不同的锯齿密度盘绕丝线可用于调节标定精度，还可保证每段丝线相互平行;丝线采用高反光的粗糙表面细线。打开传感器，线结构激光照射在丝线上，形成一排光斑，上位机控制直线导轨，使光斑遍历传感器成像平面，提取双目相机成像平面上光斑圆心位置像素坐标，求取双目测试台左目三维坐标，与传感器光斑圆心像素坐标对应，得到传感器内参文件;不求取相机参数，使用该内参文件直接建立像素坐标系到传感器坐标系的数学关系，避免了复杂的数学推导与优化计算。
[0011 ]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型所述工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本实施例公开的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，包括单轴滑台1，双目测试台2，可调节拉丝支架3，上位机4。单轴滑台I包括支架11和直线导轨12，直线导轨12由伺服电机控制，可由上位机4编程控制其运动。双目测试台2包括CCD或CMOS相机21、(XD或CMOS相机22和线结构光传感器夹具23，相机21和相机22要求为百万像素级工业相机，能保存高清图像并传送至上位机4，二者成一定夹角α，夹角α是按照双目相机视野尽可能重合的原则设计的，随镜头参数的选择而变化，要求大于10度;夹具位置按照传感器安装位置保证传感器视野与双目视野尽量重合的原则设计。可调节拉丝支架3包括可移动滑轨31、拉丝支架32、丝线33，可移动滑轨31可以调节拉丝支架32的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度;拉丝支架32上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽，用于盘绕丝线，选择不同的锯齿密度盘绕丝线可用于调节标定精度，还可保证每段丝线相互平行;丝线33采用高反光的粗糙表面细线，要求直径不大于1mm。上位机4连接直线导轨12、相机21、相机22和传感器，分别实现控制直线导轨运动，采集图片进行处理两个功能。
[0014]上位机4控制直线导轨12，可以调节双目测试台2的位置，对双目测试台进行标定，由于采用的双目相机结构简单，模型清晰，畸变小分辨率高，采用张正友棋盘格标定很容易得到精确结果，用以标定线结构可见光传感器。将线结构可见光传感器按照视距视野参数固定到夹具23的对应位置上并连接上位机4，打开线结构光，移动可移动滑轨31，调节拉丝支架32位置，使线结构激光照射在丝线33中间位置附近，形成一排光斑，光斑分别在传感器相机、相机21和相机22上成清晰图像。上位机4控制直线导轨12，上下移动双目测试台2，调整光斑位置，使其在传感器相机成像平面的一端，记录图像，在上位机4上进行处理，提取光斑圆心，记录数据;控制导轨12使双目测试台2按照固定步长升高或降低，重复上述步骤，直至遍历整个传感器成像平面。将得到的双目光斑圆心像素坐标数据进行处理，依据已知的双目相机的内外参数，求解相机21坐标系下的三维坐标，并将之与传感器光斑圆心像素坐标--对应，作为线结构可见光传感器的内参文件。调节丝线33的疏密程度可以控制内参数据的密度，进而可以控制内参标定的精度，适用于不同精度需求的线结构可见光传感器内参标定。
[0015]使用该内参文件时，不考虑传感器光学结构，不求取相机参数，而是直接建立像素坐标系到传感器坐标系的数学关系，避免了复杂的数学推导与优化计算，鲁棒性强。采用百万像素级的工业相机和镜头，能保证经过标定的双目测试台2求解的三维坐标具有很高的精度，确保了标定数据的可信性。
[0016]本实施例中区别于现有技术的技术路线为:
[0017]包括单轴滑台，双目测试台，可调节拉丝支架和上位机；双目测试台包括CCD或CMOS相机、CCD或CMOS相机和线结构光传感器夹具;相机要求为百万像素级工业相机，能保存高清图像并传送至上位机，二者成一定夹角α，夹角α是按照双目相机视野尽可能重合的原则设计的，随镜头参数的选择而变化;夹具位置按照传感器安装位置保证传感器视野与双目视野尽量重合的原则设计；可移动滑轨可以调节拉丝支架的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度;拉丝支架上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽，用于盘绕丝线，选择不同的锯齿密度盘绕丝线可用于调节标定精度，还可保证每段丝线相互平行;丝线采用高反光的粗糙表面细线。
[0018]打开传感器，线结构激光照射在丝线上，形成一排光斑，上位机控制直线导轨，使光斑遍历传感器成像平面，提取双目相机成像平面上光斑圆心位置像素坐标，求取双目测试台左目三维坐标，与传感器光斑圆心像素坐标一一对应，得到传感器内参文件;不求取相机参数，使用该内参文件直接建立像素坐标系到传感器坐标系的数学关系，避免了复杂的数学推导与优化计算。
[0019]本实用新型并不限于上述实施方式，凡采用与本实用新型相似结构来实现本实用新型目的的所有实施方式均在本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，其特征在于，包括组合连接的单轴滑台、双目测试台、可调节拉丝支架及上位机;所述单轴滑台包括支架和直线导轨，所述直线导轨包括控制连接端伺服电机，并通过所述上位机编程控制其运动。2.根据权利要求1所述的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，其特征在于，所述双目测试台包括可调节拉丝支架，所述可调节拉丝支架包括可移动滑轨、拉丝支架及丝线。3.根据权利要求2所述的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，其特征在于，所述可移动滑轨调节所述拉丝支架的位置并使之固定，使其适用于不同的结构光角度；且所述拉丝支架上方盘丝位置有密集等间距锯齿状凹槽。4.根据权利要求1所述的工业用基于拉丝法的结构可见光传感器标定系统，其特征在于，所述双目测试台包括第一相机、第二相机及线结构光传感器夹具，所述第一相机及第二相机分别为CCD或CMOS相机，所述上位机连接直线导轨、第一相机、第二相机及内置传感器。
【文档编号】G01B11/00GK205505975SQ201620073967
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】王艳辉, 程丽丽, 徐昌隆, 刘长鹤, 张立超, 于鹏
【申请人】唐山英莱科技有限公司