一种工业相机入瞳位置检测方法及系统与流程

本发明涉及视觉成像设备技术领域，更具体地说，涉及一种工业相机入瞳位置检测方法，还涉及一种工业相机入瞳位置检测系统。

背景技术：

镜头的基本功能就是实现光束变换(调制)，在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。成像光学的日益发展，消费类电子产品的快速发展，产品组装过程中需要实现自动化检测，这样就需要许多工业相机。

一款合适的工业镜头，需要搭配已有设备才能正常发挥功能，即进行工业检测，而工业相机在执行其功能前往往需要先行调试，才能确保其正常工作且检测结果的采信率较高。其中，对相机镜头的入瞳位置的准确评估是调试中的重要内容，然而目前行业内主要通过反复的尝试并结合经验，确定入瞳位置，其并没有完善的方案解决

以vr产品举例来说，vr产品中需要测试其视场角(fov)和畸变，需要用到工业相机，这时工业相机镜头入瞳位置就得和vr镜头的出瞳位置匹配，这样就得需要知道工业相机镜头入瞳的位置，而此位置供方一般不提供，即使提供，也只是参考数值有波动，还需从通过多次位置的尝试来评估入瞳位置，可见还需要更加简单准确，且普遍适用的测量方法。

综上所述，如何有效地解决目前使用工业相机时对其入瞳位置测定操作困难，没有统一标准等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种工业相机入瞳位置检测方法，该工业相机入瞳位置检测方法可以有效地解决目前使用工业相机时对其入瞳位置测定操作困难，没有统一标准等的技术问题，本发明的第二个目的是提供一种用于实现上述工业相机入瞳位置检测方法的工业相机入瞳位置检测系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业相机入瞳位置检测方法，包括：

步骤一，将待测工业相机对准垂直其镜头前距离l1设置的检测靶，镜头对准靶面上一对中心对称的标记线的对称中心位置，记所述对称中心的标度为零度；

步骤二，旋转镜头，令其中一侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时的镜头的当前成像视场角fov1，并记录此时所述对称中心在镜头中成像位置的坐标x1；

步骤三，垂直所述检测靶的靶面方向平移待测工业相机的镜头，令靶面上其中一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x1的位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l2；

步骤四，二次旋转镜头，将镜头旋转至视角fov1的角度，垂直所述检测靶的靶面平移待测工业相机的镜头，直到令靶面该侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l3；

步骤五，计算获得待测工业相机的入瞳位置与其镜头前表面的距离l，l＝l3-l2。

优选地，上述工业相机入瞳位置检测方法中，所述步骤二包括：

反向旋转镜头，令另一侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时的镜头的当前成像视场角fov2，并记录此时所述对称中心在镜头中成像位置的坐标x2；

所述步骤三包括：

在靶面上其中一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x1的位置的同时，令靶面上另一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x2的位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l2'；

判断l2与l2'数值大小是否相等，如果是，则取信检测数据，如果否，则重新进行检测。

优选地，上述工业相机入瞳位置检测方法中，所述步骤四包括：

反向旋转镜头，将镜头旋转至视角fov2的角度，垂直所述检测靶的靶面平移待测工业相机的镜头，直到令靶面该侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l3'；

判断l3与l3'数值大小是否相等，如果是，则取信检测结果，如果否，则重新进行检测。

本发明提供的这种工业相机入瞳位置检测方法，包括：步骤一，将待测工业相机对准垂直其镜头前距离l1设置的检测靶，镜头对准靶面上一对中心对称的标记线的对称中心位置，记所述对称中心的标度为零度；步骤二，旋转镜头，令其中一侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时的镜头的当前成像视场角fov1，并记录此时所述对称中心在镜头中成像位置的坐标x1；步骤三，垂直所述检测靶的靶面方向平移待测工业相机的镜头，令靶面上其中一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x1的位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l2；步骤四，二次旋转镜头，将镜头旋转至视角fov1的角度，垂直所述检测靶的靶面平移待测工业相机的镜头，直到令靶面该侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l3；步骤五，计算获得待测工业相机的入瞳位置与其镜头前表面的距离l，l＝l3-l2。

这种入瞳位置检测方法需要用到的辅助检测设备涉及六轴旋转平台，以控制镜头自由的在三维空间平移或转动，标定有一对标记线及其中心对称位置的检测靶；通过适当的放置待测相机镜头与检测靶的位置，使用待测相机观测检测靶上的各个标记，并记录某个旋转角度及其相应的距离，之后通过精准的位置或角度调节，改变镜头的观测位置，观测靶面上与前次观测相对位置明确的其他标记点，同样记录旋转角度及距离，可重复多次试验或选用不同的标记点组实施观测记录，已验证数据的准确性，之后通过简单的几何计算即可获得待测工业相机的入瞳位置，该检测方法结合每个相机的不同实际情况，通过调节、观测，并结合简单的几何计算即可获得待检测相机镜头入瞳位置与其镜头前表面距离。该方法实施容易，需要的辅助设备少，检测结合每个不同镜头的特征，可以作为此类相机入瞳位置检测的通用方式，有效地解决了目前使用工业相机时对其入瞳位置测定操作困难，没有统一标准等的技术问题。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种工业相机入瞳位置检测系统，包括：

六轴旋转平台，用于固定待检测工业相机，并通过对平台调节实现工业相机位移及旋转；

检测靶，用于检测标定，设置有上一对中心对称的线状标记，及位于其对称中心的中心标记；

检测台架，用于安置所述六轴旋转平台及检测靶，令检测靶能够垂直待检测工业相机的镜头方向。

该工业相机入瞳位置检测系统能够上述任一种检测方法。由于上述的检测方法具有上述技术效果，能够实现该检测方法的检测系统也应具有相应的技术效果。

优选地，上述工业相机入瞳位置检测系统中，还包括与所述待检测工业相机镜头连接的数据输出模块，用于通过镜头动作及成像，获得成像视场角及镜头中成像位置坐标。

优选地，上述工业相机入瞳位置检测系统中，还包括数据存储记录模块，用于记录存储通过所述数据输出模块输出的测量数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的工业相机入瞳位置检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种工业相机入瞳位置检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的工业相机入瞳位置检测系统的工作状态示意图。

附图中标记如下：

镜头1、检测靶2、线状标记3、中心标记4。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种工业相机入瞳位置检测方法，以解决目前使用工业相机时对其入瞳位置测定操作困难，没有统一标准等的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的工业相机入瞳位置检测方法的流程示意图；

本实施例提供的工业相机入瞳位置检测方法，包括：s01步骤一，将待测工业相机对准垂直其镜头前距离l1设置的检测靶，镜头对准靶面上一对中心对称的标记线的对称中心位置，记所述对称中心的标度为零度；

s02步骤二，旋转镜头，令其中一侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时的镜头的当前成像视场角fov1，并记录此时所述对称中心在镜头中成像位置的坐标x1；

s03步骤三，垂直所述检测靶的靶面方向平移待测工业相机的镜头，令靶面上其中一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x1的位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l2；

s04步骤四，二次旋转镜头，将镜头旋转至视角fov1的角度，垂直所述检测靶的靶面平移待测工业相机的镜头，直到令靶面该侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l3；

s05步骤五，计算获得待测工业相机的入瞳位置与其镜头前表面的距离l，l＝l3-l2。

这种入瞳位置检测方法需要用到的辅助检测设备涉及六轴旋转平台，以控制镜头自由的在三维空间平移或转动，标定有一对标记线及其中心对称位置的检测靶；通过适当的放置待测相机镜头与检测靶的位置，使用待测相机观测检测靶上的各个标记，并记录某个旋转角度及其相应的距离，之后通过精准的位置或角度调节，改变镜头的观测位置，观测靶面上与前次观测相对位置明确的其他标记点，同样记录旋转角度及距离，可重复多次试验或选用不同的标记点组实施观测记录，已验证数据的准确性，之后通过简单的几何计算即可获得待测工业相机的入瞳位置，该检测方法结合每个相机的不同实际情况，通过调节、观测，并结合简单的几何计算即可获得待检测相机镜头入瞳位置与其镜头前表面距离。该方法实施容易，需要的辅助设备少，检测结合每个不同镜头的特征，可以作为此类相机入瞳位置检测的通用方式，有效地解决了目前使用工业相机时对其入瞳位置测定操作困难，没有统一标准等的技术问题。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种工业相机入瞳位置检测方法的流程示意图。

为进一步优化上述技术方案中测量数据的准确性，在上述实施例的基础上优选地，上述工业相机入瞳位置检测方法中，所述步骤二包括：

s21反向旋转镜头，令另一侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时的镜头的当前成像视场角fov2，并记录此时所述对称中心在镜头中成像位置的坐标x2；

所述步骤三包括：

s31在靶面上其中一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x1的位置的同时，令靶面上另一侧的标记线在镜头内的成像位置到达x2的位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l2'；

s32判断l2与l2'数值大小是否相等，如果是，则取信检测数据，如果否，则重新进行检测。

其中需要说明的是，判断l2与l2'数据是否相等的方式为判断二者的差值是否小于预设的阈值，如差值小于阈值则判定二者相等，如差值大于该阈值，则判定量数据不相等。

本实施例提供的技术方案中，不仅仅将镜头向一侧旋转测定一组数据，进一步还将镜头向另一侧旋转，通过观测对称中心及其另一侧的标记线测定另一组参考数据，测定原理与上组数据测定完全一致，通过不同的标记点多组测量能够保证测量数据尽量准确。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选地，上述工业相机入瞳位置检测方法中，所述步骤四包括：

s41反向旋转镜头，将镜头旋转至视角fov2的角度，垂直所述检测靶的靶面平移待测工业相机的镜头，直到令靶面该侧的所述标记线到达镜头成像中心位置，记录此时镜头表面到靶面的距离l3'；

s42判断l3与l3'数值大小是否相等，如果是，则取信检测结果，如果否，则重新进行检测。与上述实施例原理类似的，在此步骤中也采用多次数据测量的方式，通过对比核查保证测量数据的准确。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的工业相机入瞳位置检测系统的工作状态示意图。

基于上述实施例中提供的工业相机入瞳位置检测方法，本发明还提供了一种工业相机入瞳位置检测系统，包括：

六轴旋转平台，用于固定待检测工业相机，并通过对平台调节实现工业相机位移及旋转；

检测靶2，用于检测标定，设置有上一对中心对称的线状标记3，及位于其对称中心的中心标记4；

检测台架，用于安置所述六轴旋转平台及检测靶2，令检测靶2能够垂直待检测工业相机的镜头1方向。

该工业相机入瞳位置检测系统能够实现上述实施例中的工业相机入瞳位置检测方法。由于该工业相机入瞳位置检测系统实现了上述实施例中的工业相机入瞳位置检测方法，所以工业相机入瞳位置检测系统的有益效果请参考上述实施例。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选地，上述工业相机入瞳位置检测系统中，还包括与所述待检测工业相机镜头1连接的数据输出模块，用于通过镜头1动作及成像，获得成像视场角及镜头1中成像位置坐标。

本实施例提供的技术方案中，进一步优化系统设计，增添了数据输出模块，其包括与待测镜头、及六轴旋转平台连接的距离、角度传感器，或者还可以进一步包括数据读外显模块，以便直观进行读数显示；该设计能够大大简化检测的操作，令操作人员不必再手动测量上述的角度及坐标。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选地，上述工业相机入瞳位置检测系统中，还包括数据存储记录模块，用于记录存储通过所述数据输出模块输出的测量数据。

本说明书中各个实施例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互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。