一种用于3D轮廓测量仪安装调试的标定板的制作方法

一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板
技术领域
1.本实用新型涉及一种标定板结构，特别涉及一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板。


背景技术：

2.线激光轮廓测量仪是一种基于线激光作为光源的扫描设备，在扫描过程中基于物体表面的高度来构建物体的表面轮廓，用户可以基于被测物的表面轮廓来判断被测物尺寸是否正常，表面是否存在瑕疵。线激光轮廓测量仪每次只能采一条“线”，一个被测物整体通常需要成千上万条“线”来拼接成一幅轮廓图像。实际使用中，要求被测物体(或线激光轮廓测量仪)沿直线运动。当线激光轮廓测量仪运动时，可接入编码器给设备发送脉冲触发信号，从而控制测量仪匀速运动扫描采样，但没有对测量仪是否沿直线匀速采样进行量化判断。
3.而现有技术中大多数标定板仅限于二维标定，即标定板只能提供平面标定线，不适用于对于基于线激光轮廓测量仪的标定板扫描点云数据进而分析测量仪是否沿直线匀速。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板，能够获得便于分析测量仪是否沿直线匀速的点云数据，进而实现对测量仪是否沿直线匀速的量化分析。
5.本实用新型提供了一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板，所述标定板包括基平板和固定于基平板上的多个立体标志块。
6.作为上述方案的进一步优化，所述立体标志块的形状满足立体标志块的所有轮廓线条在标定板俯视图中均为可视线条。
7.作为上述方案的进一步优化，所述立体标志块为棱台形状结构设置，所述立体标志块的底面固定于所述基平板上。
8.作为上述方案的进一步优化，所述立体标志块为正四棱台形状结构设置，所述基平板为矩形结构设置，每个所述立体标志块上表面正方形的每个侧边对应与矩形基平板的侧边平行。
9.作为上述方案的进一步优化，所述立体标志块在基平板上呈n*n矩阵阵列排布，相邻两个所述立体标志块上表面正方形中心位置间距为正方形边长的n倍(n≥2)。
10.作为上述方案的进一步优化，相邻两个所述立体标志块上表面正方形中心位置间距为正方形边长的2倍。
11.作为上述方案的进一步优化，所述正四棱台立体标志块的侧面与基平板间的倾角设置为45度。
12.作为上述方案的进一步优化，所述正四棱台立体标志块的高度基于测量仪的测量
范围及测量精度确定。
13.作为上述方案的进一步优化，所述标定板制作材料采用陶瓷。
14.本实用新型的一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板，具备如下有益效果：
15.1、通过在标定板上设置立体标志块，根据3d轮廓测量仪扫描出来的标定板上各个立体标志块的轮廓线条与实际的轮廓线条是否发生异常变形以及各个立体标志块各点的高低是否变化，判断测量仪是否沿直线匀速运动，实现了对对线激光轮廓测量仪在使用过程中是否沿直线匀速扫描进行量化判断。
16.2、通过将立体标志块设置为棱台形状结构，实现了立体标志块的所有轮廓线条在标定板俯视图中均为可视线条，即实现了3d轮廓测量仪的无死角扫描；同时立体标志块设置为棱台形状结构后，标定板上的所有立体标志块的上表面在同一平面高度上，在3d轮廓测量仪对正下方的标定板进行扫描时，根据扫描出来的标定板上的所有立体标志块的上表面是否在同一平面高度上，判断3d轮廓测量仪在扫描移动过程中是否发生上下抖动，相比于立体标志块上表面为不行于标志板基平板的非平面结构，本技术中的棱台形状结构设置，简化了对3d轮廓测量仪上下抖动的判断过程。
17.3、通过将立体标志块设置为正四棱台形状结构设置，基平板为矩形结构设置，每个立体标志块上表面正方形的每个侧边对应与矩形基平板的侧边平行。简化了对标定板点云数据中上表面正方形的边长是否发生伸缩变形的判断过程，进而简化了对测量仪的运动轨迹是否发生左右抖动以及是否发生非匀速运动的判断过程。
附图说明
18.图1是本实用新型一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板的俯视图；
19.图2是本实用新型一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板的立体图；
20.图3-1和图3-2是本实用新型中的标定板扫描死角示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.参见附图1和图2，本实施例提供了一种用于3d轮廓测量仪安装调试的标定板，该标定板包括基平板1和固定于基平板1上的多个立体标志块2。
23.在本实施例中，标定板放在测量仪正下方，测量仪运动扫描，理论上，当轮廓测量仪沿直线匀速运动，且标定板处于正下方时，测量仪扫出来的标定板各个位置轮廓线条应当是均匀无伸缩变形的，若是轮廓测量仪不是严格意义上的直线运动和匀速运动，则测量仪扫出来的各个位置轮廓线条会发生异常变形。
24.本实施例中根据3d轮廓测量仪扫描出来的标定板上各个立体标志块2的轮廓线条与实际的轮廓线条是否发生异常变形(包括与实际相比长宽方向上的变形)以及各个立体标志块2各点的高度是否(与实际高度相比)发生变化，判断测量仪是否沿直线匀速运动。
25.进一步的，立体标志块2的形状满足立体标志块2的所有轮廓线条在标定板俯视图
中均为可视线条。
26.在3d轮廓测量仪对正下方的标定板进行扫描时，当立体标志块2存在扫描死角时，会导致轮廓测量仪不能清楚扫描出立体标志块2的全部轮廓线条，从而不能判断扫描出的各个轮廓线条长、宽、位置高度是否与实际一致，为了避免该问题，本技术实施例中的立体标志块2的形状满足立体标志块2的所有轮廓线条在标定板俯视图中均为可视线条。
27.优选的，立体标志块2为棱台形状结构设置，立体标志块2的底面固定于所述基平板1上。
28.即立体标志块2的上表面面积小于下表面，立体标志块2的下表面固定于基平板1上，实现3d轮廓测量仪对立体标志块2的无死角扫描。
29.参见图3-1和图3-2，本实施例中采用了图3-2所示的上表面面积小于下表面的棱台形状结构，而不是采用图3-1所示的上表面面积等于或者大于下表面的形状结构，有效避免了轮廓测量仪的激光线在与标定板所在平面不垂直的情况下，对标定板进行扫描中存在的扫描死角。
30.同时立体标志块2设置为棱台形状结构后，标定板上的所有立体标志块2的上表面在同一平面高度上，在3d轮廓测量仪对正下方的标定板进行扫描时，可以根据扫描出来的标定板上的所有立体标志块2的上表面是否在同一平面高度上，判断3d轮廓测量仪在扫描移动过程中是否发生上下抖动，相比于立体标志块2上表面为不行于标志板基平板1的非平面结构，本技术中的棱台形状结构设置，简化了对3d轮廓测量仪上下抖动的判断过程。
31.进一步的，立体标志块2为正四棱台形状结构设置，基平板1为矩形结构设置，每个所述立体标志块2上表面正方形的每个侧边对应与矩形基平板1的侧边平行。
32.通过将立体标志块2上表面正方形的每个侧边对应与矩形基平板1的侧边平行，便于判断扫描出来的标定板点云数据中上表面正方形的边长是否发生伸缩变形，进而可以根据垂直于测量仪扫描移动方向的正方形边长是否发生变形判断测量仪的运动轨迹是否发生左右抖动，可以根据平行于测量仪扫描前进方向的正方形边长是否发生变形判断测量仪的运动轨迹是否发生非匀速运动。
33.为了简化标定板上各个立体标志块2的坐标位置关系，进而简化基于标定板进行的各种坐标数据计算分析，本技术中的立体标志块2在基平板1上呈n*n矩阵阵列排布，相邻两个所述立体标志块2上表面正方形中心位置间距为正方形边长的n倍(n≥2)。
34.优选的，相邻两个所述立体标志块2上表面正方形中心位置间距为正方形边长的2倍。
35.将n*n个正四棱台立体标志块2的上表面正方形所在的平面记为第一平面，以n＝2为例进行说明，则在第一平面上相邻两个正方形的相邻两个边之间的间隔设置为正方形的一个边长长度，即在第一平面上任意两个相邻的角点(角点为上述正方形的角点)之间的距离为一个边长长度，有效简化了在通过标定板进行标定时进行坐标系转换等坐标数据计算分析过程中的计算量。进一步的，在通过标定板进行坐标系映射关系求解时，可选择若干组对应角点的坐标作进行求解。
36.为了能够避免轮廓测量仪的扫描死角，同时考虑到扫描轮廓的清晰度和可辨识度，将正四棱台立体标志块2的侧面与基平板1间的倾角设置为45度，实现正四棱台立体标志块2的侧面轮廓与顶端正方形的轮廓边界清楚划分。
37.进一步的，正四棱台立体标志块2的高度基于测量仪的测量范围及测量精度确定。一般地，可取z(高度)方向测量范围的1/4，实际使用时，在测量仪基准距附近测试。
38.进一步的，为了确保标定板的标定精度，标定板制作材料采用陶瓷。
39.工作原理：使用标定板作为被扫描物体，扫描结果与标准标定板进行比对，来判断是否沿直线匀速运动，具体的，标定板放在测量仪正下方，测量仪运动扫描。理论上，在标定板位于测量仪正下方时，即标定板平面与激光线平面垂直，且标定板的一个边与轮廓测量仪移动方向平行时，同时3d轮廓测量仪满足严格意义上的匀速运动和直线运动时，测量仪扫出来的标定板各个位置轮廓线条应当是均匀且无伸缩变形的。进而，可以根据扫描结果中正四棱台立体标志块2上表面的点的高度坐标是否均相等且垂直于运动方向的宽度是否一致，来判断轮廓测量仪是否为严格直线运动，根据正四棱台立体标志块2上表面正方向沿轮廓测量仪运动方向的长度是否均相同，来判断轮廓测量仪是否为严格匀速运动，具体的，若扫描结果中正四棱台立体标志块2上表面的点的高度坐标不一致，则轮廓测量仪移动过程发生了上下抖动，若扫描结果中正四棱台立体标志块2上表面正方形垂直于运动方向的宽度不一致，则轮廓测量仪移动过程发生了左右抖动，若扫描结果中正四棱台立体标志块2上表面正方形平行于运动方向的长度不一致，则轮廓测量仪移动过程发生了非匀速运动。
40.本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。