位置校准治具和光学调整系统的制作方法

本实用新型涉及光轴校准技术领域，特别涉及一种相机的位置校准治具和光学调整系统。

背景技术：

VR眼镜生产过程中，需要使用相机对VR眼镜进行检测，以确保VR眼镜为合格产品，而对VR眼镜进行检测的相机需要调整其相对于VR眼镜的位置，以确保相机拍摄的画面与人眼观看VR眼镜的画面大体一致。因此，在对VR眼镜进行检测前，需要对相机的位置进行校准。

在光学系统校准中，光学中心的精度会影响设备整体的检测精度，光轴调试是光学类测试设备的必要步骤，目前一般通过拍摄一个同轴标准件，然后通过视觉分析标准件同轴度的方法，从而对光学系统的光轴进行调试。

同轴标准件的校准方法弊端是：检测精度受相机景深限制，一般来说工业相机景深不会太长，一般在10mm左右，而在此范围内，想要同时拍摄同轴标准件前后两个表面，并都能清晰成像，很难实现，并且如果想要在短距离内完成光轴校准，受同轴标准件长度的限制，难以实现。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种位置校准治具，该位置校准治具应用于相机的位置校准，旨在解决现有的同轴标准件测试方法无法满足短距离内的相机位置校准问题。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种位置校准治具，所述位置校准治具包括：

主体框架；

第一调节机构和激光发射器，所述第一调节机构设于所述主体框架，所述激光发射器的数量为两个，分别与所述第一调节机构连接，所述第一调节机构调节两个所述激光发射器之间的间距；以及，

第二调节机构和反射镜，所述第二调节机构设于所述主体框架，所述反射镜与所述第二调节机构连接，所述第二调节机构调节所述反射镜转动，以调节所述反射镜反射出的激光与水平面之间的夹角，两个所述激光发射器发出的激光照射到所述反射镜以形成两个处于同一水平面的光斑。

可选地，所述第一调节机构包括：

第一转轴，所述第一转轴转动连接于所述主体框架；

齿轮，所述齿轮套设并固定于所述第一转轴；

齿条，所述齿条的数量为两条，两条所述齿条相对设置且同时与所述齿轮啮合；

连接件，所述连接件的数量为两个，其中一个连接件分别与其中一个激光发射器和其中一条齿条的左端连接，另一个连接件分别与另一个激光发射器和另一条齿条的右端连接；

或，所述第一调节机构包括：

第一转轴，所述主体框架上设有转轴承托位，所述第一转轴贯穿所述主体框架且其端部相抵于所述转轴承托位，使得所述第一转轴转动连接于所述主体框架；

齿轮，所述齿轮套设并固定于所述第一转轴；

齿条，所述齿条的数量为两条，两条所述齿条相对设置且同时与所述齿轮啮合；

连接件，所述连接件的数量为两个，其中一个连接件分别与其中一个激光发射器和其中一条齿条的左端连接，另一个连接件分别与另一个激光发射器和另一条齿条的右端连接。

可选地，所述齿条贯穿所述主体框架设置，所述齿条相对于贯穿处可活塞移动。

可选地，所述齿条为圆形齿条。

可选地，所述齿条水平设置，所述第一转轴垂直于所述齿条设置。

可选地，所述第一调节机构还包括第一旋钮，所述第一转轴的一端突出所述主体框架，所述第一旋钮连接于所述第一转轴突出所述主体框架的一端。

可选地，所述第二调节机构包括：

第二转轴，所述第二转轴转动连接于所述主体框架，所述反射镜连接于所述第二转轴；

或，所述第二调节机构包括：

第二转轴，所述第二转轴贯穿所述主体框架，所述反射镜连接于所述第二转轴；

轴承，所述轴承设于所述第二转轴与所述主体框架的贯穿处，使得所述第二转轴转动连接于所述主体框架。

可选地，所述第二调节机构还包括阻尼紧固件，所述阻尼紧固件固定连接于所述主体框架，所述第二转轴水平设置，所述第二转轴的一端突出所述主体框架并贯穿所述阻尼紧固件。

可选地，所述阻尼紧固件包括：

环形件，所述环形件设有可让所述第二转轴的一端贯穿的轴孔，沿所述环形件的径向，所述环形件设有贯穿至所述轴孔的柱塞孔；

柱塞，所述柱塞置于所述柱塞孔，用于压紧所述第二转轴。

可选地，所述第二调节机构还包括第二旋钮，所述第二旋钮连接于所述第二转轴突出所述主体框架的端部。

本实用新型还公开了一种光学调整系统，所述光学调整系统包括：

上述所述的位置校准治具；

待校准相机和计算机，所述待校准相机置于所述激光反射的方向，所述计算机与所述待校准相机连接以获取所述待校准相机拍摄的画面；

光学平台，用于提供稳定的测试环境；

产品固定平台，所述产品固定平台固定于所述光学平台，所述位置校准治具固定于所述产品固定平台；

调节平台，所述调节平台固定于所述光学平台，所述带校准相机固定于所述调节平台。

本实用新型技术方案的位置校准治具通过模拟待检测VR眼镜，通过第一调节机构和第二调节机构调节两个激光发射器的相对距离，对相机的位置进行校准，从而满足相机对不同类型的VR眼镜产品进行检测；通过激光发射来校准相机的位置，当激光发射器发出的激光与相机的CCD中心重合时即可完成对相机的位置校准，也即相机的光轴的校准，因而不受待校准相机景深的限制，满足在短距离进行校准的需求；通过调整激光出射角度，以与实际VR眼镜中的光轴精确对应，提高对VR眼镜检测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为位置校准治具立体图；

图2为第一调节机构结构示意图；

图3为图2所示结构的主视图；

图4为第二调节机构结构示意图；

图5为位置校准治具校准示意图；

图6为位置校准治具校准示意图；

图7为激光接收靶面示意图；

图8为待校准相机校准示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种位置校准治具。

在本实用新型实施例中，所述位置校准治具1包括：

主体框架100；

第一调节机构200和激光发射器300，所述第一调节机构200设于所述主体框架100，所述激光发射器300的数量为两个，分别与所述第一调节机构200连接，所述第一调节机构200调节两个所述激光发射器300之间的间距；以及，

第二调节机构400和反射镜510，所述第二调节机构400设于所述主体框架100，所述反射镜510与所述第二调节机构400连接，所述第二调节机构400调节所述反射镜510转动，以调节所述反射镜510反射出的激光与水平面之间的夹角，两个所述激光发射器300发出的激光照射到所述反射镜510以形成两个处于同一水平面的光斑。

在本实用新型实施例中，所述位置校准治具1主要包括主体框架100，第一调节机构200和激光发射器300，第二调节机构400和反射镜510，所述的主体框架100主要起到支撑各部件的作用，所述第一调节机构200和激光发射器300、第二调节机构400和反射镜510分别安装于所述主体框架100上。因此，所述主体框架100可以根据实际需求有多种形状结构。在本实用新型实施例中，所述主体框架100为立方体结构。

所述位置校准治具1模拟的是VR眼镜，两个所述激光发射器300发出激光形成的光斑之间的距离为VR眼镜的瞳距，所述激光发射器300发出的激光与水平面的夹角即为人眼偏离VR眼镜的光轴中心的角度。所述位置校准治具1发出的激光的光斑之间的距离和与水平面之间的角度是可以获知的(具体的过程在下文述及)，因此也就可以模拟具体的VR眼镜产品。通过所述第一调节机构200和所述第二调节机构400的调节作用，以调整两所述激光发射器300发出的光斑的距离和与水平面之间的角度，以模拟不同规格的VR眼镜对待校准相机8进行校准，从而满足待校准相机8对不同规格的VR眼镜产品进行检验。

本实用新型实施例中，通过所述位置校准治具1发出的激光射向待校准相机8，只要调节待校准相机8的CCD中心与激光光斑重合，即可完成对待校准相机8的位置校准，不受待校准相机8的景深限制，从而满足在短距离进行校准的需求。

为了更充分地对所述位置校准治具1进行说明，对所述位置校准治具1如何调节瞳距和角度进行举例说明。

某型号VR眼镜的瞳距为63mm，人佩戴后人眼偏离VR眼镜的光轴中心的角度为8.39度，人佩戴VR眼镜后人眼距离VR眼镜的镜片10mm。

参照图5和图6所示：

步骤1，将所述位置校准治具1固定在光学平台4上，安装好工业相机3和激光接收靶面2，加工保证工业相机3中心、激光接收靶面2中心和位置校准治具1中心重合；所述光学平台4提供平面度高的稳定平面，用于固定所述位置校准治具1、激光接收靶面2和工业相机3；所述激光接收靶面2由1mm的玻璃棋盘格标定板构成(如图7所示)；所述工业相机3拍摄激光接收靶面2的图像，所述工业相机3连接计算机5；

步骤2，所述激光发射器300发出激光照射到激光接收靶面2上，所述激光接收靶面2形成两个光斑，所述工业相机3拍摄所述激光接收靶面2，从而通过计算机5分析两个光斑的位置，通过所述第一调节机构200和第二调节机构400的调整，以调节所述位置校准治具1瞳距和角度。

例如：所述工业相机3的CCD尺寸为6.4mm x 4.6mm，水平/垂直分辨率：3856×2764pix；所述激光接收靶面2为100mm×100mm，所述工业相机3拍摄到的图像中方格数模为98×70，从而可以计算出：

相机水平分辨率：98×1mm/3856＝0.025mm(每像素)；

相机垂直分辨率：70×1mm/2764＝0.025mm(每像素)。

也即，获得了所述工业相机3的像素点对应的毫米数，从而后续可计算出激光光斑落到工业相机3CCD上的像素坐标，换算出实际距离。

例如其中一个激光光斑落在CCD上的坐标为：(2000，1500)；

则相对于中心位置y方向偏移像素为2764/2-1500＝-118，则图6中的Y＝-118×0.025＝-2.95mm(表示中心向下偏移2.95mm)。

又由于位置校准治具1与激光接收靶面2的距离X是可获知的(此例中X为20mm)，那么激光偏移水平面的夹角为α＝arctan(2.95/20)＝8.39度，当X的距离越远时，夹角α越准确。以此，实现了所述位置校准治具1的角度调节

而对于瞳距，由于获知相机水平分辨率(每像素)，因此在获知两个光斑的坐标的情况下，即可求出瞳距。

通过如上方法，即可对所述位置校准治具1进行角度和瞳距的调节。

对于所述位置校准治具1校准待校准相机8，以下举例说明。

如图8所示，步骤1，将调节好角度和瞳距的所述位置校准治具1以及待校准相机8固定在产品固定工装上，所述产品固定工装包括光学平台4，以及固定在光学平台4上的产品固定平台6和调节平台7，该调节平台7可以为六轴调节平台，所述位置校准治具1固定在所述产品固定平台6上，所述待校准相机8固定在调节平台7上，所述待校准相机8连接计算机5以便实时分析和调节，所述位置校准治具1与带校准相机之间的距离为人佩戴VR眼镜后人眼与VR眼镜的镜片之间的距离。

步骤2，通过计算机5获取待校准相机8拍摄的画面，调节所述调节平台7，使得光斑与待校准相机8的CCD中心重合，即可完成相机待校准相机8的位置校准。

在计算机5实时获取待校准相机8拍摄的画面时，计算机5获得画面中心的坐标，然后通过调节平台7调节待校准相机8，使得光斑与画面中心重合，也即完成了与CCD中心重合，完成校准。校准的过程中，待校准相机8先对其中一个光斑校准，然后平移至另一个光斑相对应的位置完成校准，或者采用两个待校准相机同时进行校准。

当需要对产线上的VR眼镜进行检测时，待检测的VR眼镜置于产品固定平台6(即取代位置校准治具1的位置)，已校准好的待校准相机8拍摄VR眼镜所显示的画面，计算机5根据预设规则判断画面是否清晰，若画面清晰则判定VR眼镜为合格产品，若画面不清晰则判定VR眼镜为不合格产品。所述计算机根据预设规定判断拍摄画面是否清晰根据具体情况而定，包括但不限于通过灰度变换函数、频谱函数、方差梯度函数、灰度熵函数等评价清晰度，本实用新型不做限定。

进一步地，如图1至图3所示，所述第一调节机构200包括：

第一转轴220，所述第一转轴220转动连接于所述主体框架100；

齿轮230，所述齿轮230套设并固定于所述第一转轴220；

齿条240，所述齿条240的数量为两条，两条所述齿条240相对设置且同时与所述齿轮230啮合；

连接件250，所述连接件250的数量为两个，其中一个连接件250分别与其中一个激光发射器300和其中一条齿条240的左端连接，另一个连接件250分别与另一个激光发射器300和另一条齿条240的右端连接。

在本实用新型实施例中，所述第一转轴220转动连接于所述主体框架100，通过旋转所述第一转轴220，所述第一转轴220带动齿轮230从而驱动齿条240位移，所述激光发射器300通过连接件250与所述齿条240连接，因此所述第一转轴220转动时，可带动所述激光发射器300的位移。又由于，在本实用新型实施例中，所述第一转轴220同时与两条齿条240啮合，因此能同时带动两个齿条240移动，即同时控制两个所述激光发射器300的位移，而不需分别设置调节机构对两个所述激光发射器300进行控制，使得调节更高效。

进一步地，所述主体框架100上设有转轴承托位(图中未示出)，所述第一转轴220贯穿所述主体框架100且其端部221相抵于所述转轴承托位，使得所述第一转轴220转动连接于所述主体框架100。在本实用新型实施例中，所述主体框架100上设有转轴承托位，所述第一转轴端部221置于所述转轴承托位中，所述转轴承托位对所述第一转轴220形成限位，使得所述第一转轴220转动平稳。

进一步地，如图2所示，所述齿条240贯穿所述主体框架100设置，所述齿条240相对于贯穿处可活塞移动。所述齿条240贯穿所述主体框架100设置，也即所述主体框架100对所述齿条240形成支撑，使得所述齿条240在移动时更加平稳。

进一步地，如图2和3所示，所述齿条240为圆形齿条。所述齿条240贯穿所述主体框架，以便获得更好的支撑效果以及位移平稳性，当所述齿条240为圆形齿条时，位移的阻力更低，使得调节效果更好。

进一步地，所述齿条240水平设置，所述第一转轴220垂直于所述齿条240设置。在本实用新型实施例中，所述待校准相机8用于对VR眼镜进行检测，模拟的是人眼，为了保证测试过程中可以模拟用户体验时的效果，最大限度保证测试过程与最终用户使用时一致。因此，本实用新型实施例中，通过将齿条240设置呈水平，因此在调节所述校准装置1的瞳距时，也成水平调节，从而可最大限度的模拟出VR眼镜在正常使用时的状态。再者，由于第一调节机构200包含了多个部件，第一转轴220同时与两条齿条240啮合，将所述齿条240设置呈水平，更利于各部件的位置设置。

进一步地，所述第一调节机构200还包括第一旋钮210，所述第一转轴220的一端突出所述主体框架100，所述第一旋钮210连接于所述第一转轴220突出所述主体框架100的一端。在本实用新型实施例中，所述第一旋钮210的设置，第一旋钮210带动第一转轴220旋转，使得调节更为容易。

进一步地，如图4所示，所述第二调节机构400包括：

第二转轴420，所述第二转轴420转动连接于所述主体框架100，所述反射镜510连接于所述第二转轴420；

在本实用新型实施例中，通过所述第二转轴420的转动，从而带动所述反射镜510转动，所述激光发射器300照射到所述反射镜510上的激光形成反射，通过所述反射镜510的转动，从而调节反射出的激光与水平面之间的夹角。

所述反射镜510可以采用粘结的方式与所述第二转轴420连接，或采用其他方式。在本实用新型实施例中，所述反射镜510固定于所述镜框520中，所述镜框520固定于所述第二转轴420上，通过所述镜框520的设置，避免所述反射镜510的损坏。所述镜框520可通过粘结的方式与所述第二转轴420连接，在本实用新型实施例中，所述镜框520通上通过螺钉与所述第二转轴420螺纹紧固。

进一步地，如图2所示，所述第二调节机构400包括还包括轴承430，所述轴承430设于所述第二转轴420与所述主体框架100的贯穿处，使得所述第二转轴420转动连接于所述主体框架100。本实用新型实施例中，通过在所述第二转轴420与所述主体框架100的贯穿处设置轴承430，使得所述第二转轴420的转动更为平稳。

进一步地，所述第二调节机构400还包括阻尼紧固件，所述阻尼紧固件固定连接于所述主体框架100，所述第二转轴420水平设置，所述第二转轴420的一端突出所述主体框架100并贯穿所述阻尼紧固件。在本实用新型中，将所述第二转轴420设置成水平，从而可最大限度的模拟出VR眼镜在正常使用时的状态，便于对待校准相机8进行位置校准。所述阻尼紧固件的设置，使得所述第二转轴420进行旋转后不容易在所述反射镜510的重力作用下发生松动

进一步地，所述阻尼紧固件包括：

环形件441，所述环形件441设有可让所述第二转轴420的一端贯穿的轴孔，沿所述环形件441的径向，所述环形件设有贯穿至所述轴孔的柱塞孔；

柱塞442，所述柱塞442置于所述柱塞孔，用于压紧所述第二转轴420。

在本实用新型实施例中，所述环形件441固定于所述主体框架100，当所述第二转轴420贯穿所述环形件441时，所述柱塞442的末端通过所述柱塞孔与所述第二转轴420相抵，从而为所述第二转轴420的转动提供阻尼力。所述柱塞442的表面设有外螺纹，所述柱塞孔设有内螺纹，所述柱塞442和所述柱塞孔螺纹结合紧固。

进一步地，所述第二调节机构400还包括第二旋钮410，所述第二旋钮410连接于所述第二转轴420突出所述主体框架100的端部。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。