用于双直线激光器标定的转角调节机构的制作方法

本实用新型属于线结构光视觉系统的直线激光器角度调整装置领域，具体涉及一种用于双直线激光器标定的转角调节机构。

背景技术：

视觉测量技术能很好地适应现代工业对工件外形尺寸检测所提出的新标准和要求，是一种兼备精度和效率的非接触式外形检测手段。线结构光视觉系统是视觉测量技术的典型代表之一，其基本原理是利用直线激光器向待检测的空间物体上投射空间姿态完全已知的激光平面，在物体表面上形成投影光条，并使该投影光条沿着已知的扫描方向移动或转动，再通过高精度摄像机对前述投影光条在扫描过程中的不同位置分别拍摄多幅照片。随后，利用光条中心检测技术，提取物体表面的光条特征点的像素坐标。然后利用标定获得的结构光视觉系统参数，将上述特征点的像素坐标投影到摄像机坐标系中，从而获得物体表面的3D轮廓特征。

结构光系统应用于实际测量之前，其需要通过标定的方法分别完成摄像机标定和光平面标定，摄像机标定是为了获取摄像机内部参数，而光平面标定是为求取结构光平面S(Structured lightplane)在摄像机坐标系下的空间方程，因此，结构光平面S的空间方程的确定方法和确定精度，是线结构光视觉系统使用精度的重要保障环节。

现有用于确定结构光平面S的方法通常是仅使用一个直线激光器，并将该激光器与摄像机均固定在统一的滑轨运动平台上，摄像机和直线激光器作为一个整体投影和拍摄机构，通过沿光轴方向或光轴的放线方向分别移动该滑轨运动平台，来获得不同姿态和位置下的对应激光光条照片，从而用以计算和解析结构光平面S的空间方程。此后，再将完成标定后的线结构光视觉系统应用于工件外形轮廓扫描和识别的过程中，以确保测量精度。

然而，用于承载摄像机和一个直线激光器的滑轨运动平台精密而昂贵，其每一次运动到新的位置之后，均需重新结算直线激光器的空间姿态以及重新计算摄像机的空间位置，此解算过程复杂而繁琐，且误差精度不够理想。若能将摄像机固定不动，而同时引入两个直线激光器，并使两个直线激光器分别按照绕固定的轴线按给定的角度进行旋转，则可以大幅度减少操作和计算环节，提高运算效率和结构光平面S空间方程的求解精度，并显著降低设备成本，提高视觉测量系统的标定精度和简化标定过程。

为此，研发一款同时容纳两个直线激光器，并能够使两个直线激光器分别按照绕固定的轴线按给定的角度进行旋转的标定装置，具有重要的实际意义。

技术实现要素：

为了解决现有线结构光视觉测量系统没有能够同时容纳两个直线激光器并使两个直线激光器分别按照绕固定的轴线按给定的角度进行旋转的标定装置的技术问题，本实用新型提供一种用于双直线激光器标定的转角调节机构。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下：

用于双直线激光器标定的转角调节机构，其包括箱体、第一旋钮、第二旋钮、第一轴座、第二轴座、支撑板、第一蜗杆传动机构和第二蜗杆传动机构；箱体是由上面板、下面板、前面板、后面板、左面板和右面板构成的长方体结构，前面板上设有上下布置的两个用于安装直线激光器的通孔，左面板上设有上下布置的两个用于安装旋钮的通孔；第一轴座与第二轴座平行安装在上面板上，支撑板置于第一轴座与第二轴座之间，支撑板固定在上面板上，支撑板上设有上下布置的两个轴孔；第一蜗杆传动机构的左端穿过第一轴座的上部并与第一轴座轴连，第一蜗杆传动机构的右端与第二轴座的上部轴连，第一蜗杆传动机构的下端穿过支撑板上部的轴孔并与支撑板轴连；第二蜗杆传动机构的左端穿过第一轴座的下部并与第一轴座轴连，第二蜗杆传动机构的右端与第二轴座的下部轴连，第二蜗杆传动机构的下端穿过支撑板下部的轴孔并与支撑板轴连；第一旋钮穿过左面板上部的通孔后与第一蜗杆传动机构的左端固连，第二旋钮穿过左面板下部的通孔后与第二蜗杆传动机构的左端固连。

上述第一蜗杆传动机构包括第一蜗杆和第一涡轮，第一蜗杆与第一涡轮啮合，第一蜗杆的左端与第一轴座的上部轴连，第一蜗杆的右端与第二轴座的上部轴连，第一涡轮的前端与支撑板的上部轴连。

上述第二蜗杆传动机构包括第二蜗杆和第二涡轮，第二蜗杆与第二涡轮啮合，第二蜗杆的左端与第一轴座的下部轴连，第二蜗杆的右端与第二轴座的下部轴连，第二涡轮的前端与支撑板的下部轴连。

上述第一蜗杆传动机构和第二蜗杆传动机构均是传动比均为100的弧齿圆柱蜗杆传动机构，其蜗杆轴面齿廓为凹圆弧，蜗轮齿廓为凸圆弧；第一蜗杆与第二蜗杆二者平行。

本实用新型的有益效果是：该转角调节机构通过箱体、第一轴座、第二轴座以及支撑板使得第一蜗杆与第二蜗杆二者平行设置，第一蜗杆与第二蜗杆分别与对应的第一直线激光器和第二直线激光器两个直线激光器同轴固连，进而使两个直线激光器的轴线平行。第一旋钮、第二旋钮分别第一蜗杆以及第二蜗杆的另一端同轴连接。因此，通过第一旋钮和第二旋钮，可以分别调整第一直线激光器和第二直线激光器的转动角度，从而使将其二者所投射出的结构光平面S₁和结构光平面S₂可以形成多种相对姿态夹角关系，为标定作业提供新的标定数据，进而不在需要精密而昂贵滑轨运动平台，并使的摄像机得以固定不动，降低其调整和损坏风险，并增加标定数据的精确度。

通过本实用新型的转角调节机构可以使两个直线激光器分别按照绕固定的轴线按给定的角度进行旋转，因此可以大幅减少操作和计算环节，提高运算效率和结构光平面S空间方程的求解精度，并显著降低设备成本，提高视觉测量系统的标定精度和简化标定过程。此外，本实用新型转角调节机构兼备提高标定效率和缩小标定误差的双重功效，具有较高的推广和使用价值。

附图说明

图1是本实用新型用于双直线激光器标定的转角调节机构的立体结构示意图；

图2是本实用新型用于双直线激光器标定的转角调节机构的主视结构示意图；

图3是图1的爆炸装配示意图；

图4是本实用新型用于双直线激光器标定的转角调节机构不包括箱体的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型用于双直线激光器标定的转角调节机构包括箱体1、第一旋钮2、第二旋钮3、第一轴座4、第二轴座5、支撑板6、第一蜗杆传动机构7和第二蜗杆传动机构8。

箱体1是由上面板1-1、下面板1-2、前面板1-3、后面板1-4、左面板1-5和右面板1-6构成的长方体结构，前面板1-3上设有上下布置的两个用于安装直线激光器的通孔，左面板1-5上设有上下布置的两个用于安装旋钮的通孔。

第一轴座4与第二轴座5平行安装在上面板1-1上，支撑板6置于第一轴座4与第二轴座5之间，支撑板6固定在上面板1-1上，支撑板6上设有上下布置的两个轴孔。

第一蜗杆传动机构7的左端穿过第一轴座4的上部并与第一轴座4轴连，第一蜗杆传动机构7的右端与第二轴座5的上部轴连，第一蜗杆传动机构7的下端穿过支撑板6上部的轴孔并与支撑板6轴连。

第二蜗杆传动机构8的左端穿过第一轴座4的下部并与第一轴座4轴连，第二蜗杆传动机构8的右端与第二轴座5的下部轴连，第二蜗杆传动机构8的下端穿过支撑板6下部的轴孔并与支撑板6轴连。

第一旋钮2穿过左面板1-5上部的通孔后与第一蜗杆传动机构7的左端固连，第二旋钮3穿过左面板1-5下部的通孔后与第二蜗杆传动机构8的左端固连。

第一蜗杆传动机构7包括第一蜗杆7-1和第一涡轮7-2，第一蜗杆7-1与第一涡轮7-2啮合，第一蜗杆7-1的左端与第一轴座4的上部轴连，第一蜗杆7-1的右端与第二轴座5的上部轴连，第一涡轮7-2的前端与支撑板6的上部轴连。

第二蜗杆传动机构8包括第二蜗杆8-1和第二涡轮8-2，第二蜗杆8-1与第二涡轮8-2啮合，第二蜗杆8-1的左端与第一轴座4的下部轴连，第二蜗杆8-1的右端与第二轴座5的下部轴连，第二涡轮8-2的前端与支撑板6的下部轴连。

第一蜗杆传动机构7和第二蜗杆传动机构8均是传动比均为100的弧齿圆柱蜗杆传动机构，其蜗杆轴面齿廓为凹圆弧和蜗轮齿廓为凸圆弧，该结构使得接触线与相对滑动速度之间的夹角较大，因此易于形成润滑油膜，而且凸凹齿廓相啮合，接触线上齿廓当量曲率半径较大，接触应力较低，因而其承载能力和效率均较其他圆柱蜗杆传动为高，并因此使得本实用新型的转角调节机构的结构更为紧凑，体积小、重量轻。第一蜗杆7-1与第二蜗杆8-1二者平行。

如图1所示，具体应用本实用新型的用于双直线激光器标定的转角调节机构时，将第一直线激光器9以及第二直线激光器10分别与第一蜗杆7-1和第二蜗杆8-1共轴固连，再使第一直线激光器9和第二直线激光器10分别从前面板1-3上的两个直线激光器通孔中穿出，并将前面板1-3安装与箱体1的前端面上，即完成本机构的安装，此时，第一直线激光器9和第二直线激光器10的轴向平行。

如图2所示，将该转角调节机构置于水平面，并使第一直线激光器9和第二直线激光器10均朝向给定的已知方向，分别开启第一直线激光器9和第二直线激光器10，即可将其二者的结构光平面S₁和结构光平面S₂投影至标定板或工件上，从而开始实施利用摄像机的拍照和投影光条提取解析作业。

当一个结构光平面S₁和结构光平面S₂的相对姿态完成拍摄后，分别用手旋转第一旋钮2以及第二旋钮3，可以分别改变结构光平面S₁和结构光平面S₂的相对姿态，从而获得下一组投影光条的新的空间姿态关系，从而为标定作业提供新的标定数据。