双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统的制作方法

本实用新型涉及一种汽车检测领域的测量设备，更具体的说，它是一种双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统。

背景技术：

近年来，形貌测量技术是光学检测和视觉领域中最重要的技术之一。目前，汽车形貌的信息获取对汽车生产制造、汽车维修、汽车检测等领域具有重要的研究意义和应用价值。然而，使用摄像机成像只能生成没有深度信息的2D图像，如何利用摄像机方便快捷的获取车辆3D空间的真实形貌就非常重要。为了实现高精度的汽车形貌的三维重建，综合考虑在角度尺度和长度尺度的重建精度，设计了一种双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统，实现了主动视觉激光平面在综合考虑在角度尺度和长度尺度情况下的精确重建。

技术实现要素：

本实用新型针对测量汽车三维形貌的精度问题以及采用主动测量所需要的装置问题，提出了一种双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统。该系统主要由两部工业摄像机、一个与摄像机相对位置不变的面结构光、两个没有纹理的标定板和一个L型标定尺构成，以双目视觉和结构光为基础，采用矢量正交归一化的方法实现汽车形貌测量求解。

结合说明书附图，本实用新型采用如下技术方案予以实现:

双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统包括有底座、无纹理标定板、摄像机支架、摄像机、激光器支架、激光器套、激光器与L型标定尺；

螺栓穿过两块无纹理标定板底部的通孔与底座螺纹固定连接，螺栓穿过两个摄像机支架圆形底座的通孔与底座螺纹固定连接，两个摄像机底部的螺纹孔与两个摄像机支架顶部的螺纹杆螺纹固定连接，螺栓穿过激光器支架圆形底座的通孔与底座螺纹固定连接，激光器插入到激光器套的内孔中，两个螺栓以及激光器支架顶部的螺纹杆穿过激光器套侧面的螺纹孔与激光器侧面面接触。

技术方案中所述的底座为加工有螺纹孔的钢板制成的矩形零件。

技术方案中所述的无纹理标定板是由两块矩形钢板焊接而成的倒T形零件，无纹理标定板底部的钢板上加工有四个圆形通孔。

技术方案中所述的摄像机支架由一个圆形底座和一个圆杆焊接而成，圆杆顶部加工一段螺纹杆，圆形底座上加工有三个通孔。

技术方案中所述的摄像机为具有窄带滤光片的广角摄像机。

技术方案中所述的激光器支架由一个圆形底座和一个圆杆焊接而成，激光器支架的圆杆低于摄像机支架的圆杆，圆杆顶部加工一段螺纹杆，圆形底座上加工有三个通孔。

技术方案中所述的激光器套为中空钢管加工的圆型零件，激光器套的侧面有三个螺纹通孔。

技术方案中所述的激光器为可发射一个面激光的圆柱形零件，激光器发出的激光波长与摄像机的窄带滤光片的带通波长一致。

技术方案中所述的L型标定尺是由两个矩形钢板焊接而成的L形零件，L型标定尺的两个内侧表面的垂直度不大于0.01mm，L型标定尺的两块钢板焊接处的中部加工有一个凸起的圆点，两块钢板内侧表面距离上述凸起圆点等距的位置各加工一个凸起的圆点，上述三个圆点构成的平面与L型标定尺的中心对称面重合。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型求取的激光平面同时考虑了空间中的实际角度的重建精度和实际距离的重建精度，设计了提高双目主动视觉重建精度的L型标尺8，L型标定尺8的中部圆形特征点与另两个圆形特征点构成了两个矢量，两个矢量之间的角度和两个矢量各自的范数作为进一步优化的高精度角度基准和长度基准。

(2)本实用新型在L型标定尺8的特征点重建过程中考虑了点在激光平面上以及点在两个摄像机4像平面的投影关系，求得了平衡左、右侧摄像机4得到的参数化的L型标定尺8上三个特征点的三维坐标。

(3)本实用新型的系统同时考虑了角度和长度的两个优化目标进行优化。由于角度和长度的单位不同，因此设计了相应的调和角度和长度的归一化优化目标函数，解决了双目主动视觉矢量正交归一化优化的问题。由于L型标定尺8 的三个特征点构成了两个正交矢量，并且矢量的范数是已知的，因此重建的参数化矢量的正交夹角和重建的参数化范数与实际夹角和范数的差构成了激光平面的优化目标函数，由于正交性是按比例缩放的，而矢量的范数是以毫米为单位，因此设计了平衡矢量的正交角度和范数两个不同尺度参考对象的正交归一化优化目标函数。

附图说明

图1是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统的轴测图；

图2是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中底座1的轴测图；

图3是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中无纹理标定板2 的轴测图；

图4是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中摄像机支架3的轴测图；

图5是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中摄像机4的轴测图；

图6是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中激光器支架5的轴测图；

图7是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中激光器套6的轴测图；

图8是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中激光器7的轴测图；

图9是双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统中L型标定尺8的轴测图；

图中：1.底座，2.无纹理标定板，3.摄像机支架，4.摄像机，5.激光器支架，6.激光器套，7.激光器，8.L型标定尺。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述:

参阅图1至图9，双目主动视觉矢量正交归一化汽车形貌测量系统包括有底座1、无纹理标定板2、摄像机支架3、摄像机4、激光器支架5、激光器套6、激光器7与L型标定尺8。

底座1为加工有螺纹孔的钢板制成的矩形零件,无纹理标定板2是由两块矩形钢板焊接而成的倒T形零件，无纹理标定板2底部的钢板上加工有四个圆形通孔，螺栓穿过两块无纹理标定板2底部的通孔与底座1螺纹固定连接。摄像机支架3由一个圆形底座和一个圆杆焊接而成，圆杆顶部加工一段螺纹杆，圆形底座上加工有三个通孔,螺栓穿过两个摄像机支架3圆形底座的通孔与底座1 螺纹固定连接，两个摄像机4底部的螺纹孔与两个摄像机支架3顶部的螺纹杆螺纹固定连接，摄像机4为具有窄带滤光片的广角摄像机。激光器支架5由一个圆形底座和一个圆杆焊接而成，激光器支架5的圆杆低于摄像机支架3的圆杆，圆杆顶部加工一段螺纹杆，圆形底座上加工有三个通孔,螺栓穿过激光器支架5圆形底座的通孔与底座1螺纹固定连接。激光器7为可发射一个面激光的圆柱形零件，激光器7发出的激光波长与摄像机4的窄带滤光片的带通波长一致。激光器套6为中空钢管加工的圆型零件，激光器套6的侧面有三个螺纹通孔,激光器7插入到激光器套6的内孔中，两个螺栓以及激光器支架5顶部的螺纹杆穿过激光器套6侧面的螺纹孔与激光器7侧面面接触。L型标定尺8是由两个矩形钢板焊接而成的L形零件，L型标定尺8的两个内侧表面的垂直度不大于 0.01mm，L型标定尺8的两块钢板焊接处的中部加工有一个凸起的圆点，两块钢板内侧表面距离上述凸起圆点等距的位置各加工一个凸起的圆点，上述三个圆点构成的平面与L型标定尺8的中心对称面重合。