一种模组对准装置及其方法与流程

本发明涉及3d成像技术领域，尤其涉及一种模组对准装置及其方法。

背景技术：

随着3d成像技术的广泛应用，3d结构光成像技术得到了迅速发展。结构光成像技术即是通过结构光发射器将一预设的图案化的结构光投射至外部环境，经外部环境中的对象反射，再由摄像单元拍摄成像。由于外部环境中的对象并非在同一平面上，所以摄像单元所获得的影像中会包含已变形的预设图案，所以可根据预设图案的变形程度来获取外部环境中的对象的三维信息，从而形成3d图像。

实际应用中，由于3d结构光模组接收到的深度数据需要和摄像模组获取的数据实时融合，才能实现3d扫描功能，这样就对3d接收端的摄像模组的光轴校准需要严格要求。目前结构光摄像模组的两个摄像单元及结构光发射器为分别安装于框架中的，机械安装的精度不足，工艺复杂导致校准难度高，且效率低。

故，针对上述现有技术存在的问题，实有必要进行开发研究，以提供一种解决方案，便于对模组进行对准。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种模组对准装置及其方法，便于对模组进行对准。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种模组对准装置，包括激光器、成像模组、调节部件、以及与激光器、成像模组、调节部件相连的控制器；其中，所述激光器用于发出光信号，产生光点；所述成像模组包括第一成像模组和第二成像模组，用于采集所述光点，分别生成第一图像和第二图像并将所述第一图像和第二图像传输至控制器；其中，第一图像包含的光点为第一光点，第二图像包含的光点为第二光点；所述控制器根据第一光点和第二光点的理想位移控制调节部件调节第一成像模组或第二成像模组，以使得第一成像模组与第二成像模组的光轴对齐。

可选地，所述第一光点和第二光点的理想位移为n，则：

n＝(d×f)/(l×px)

其中，l为平板到成像模组的距离，d为第一成像模组到第二成像模组的距离，f为第一成像模组的焦距，px为第一成像模组的像元大小。

可选地，所述激光器包括第一激光器与第二激光器，所述第一激光和第二激光器发出光点的波长与第一成像模组和第二成像模组能够接收的波长相等。

可选地，还包括投影模组，所述调节部件包括第一调节部件与第二调节部件，第二调节部件与所述投影模组连接，通过控制器控制第二调节部件可调节投影模组的位置。

可选地，还包括有半透半反棱镜，所述半透半反棱镜设置于第一激光器与第二激光器之间，以使得第一激光器发出的光束可经过半透半反棱镜的透射面透射到平板以形成光点，而第二激光器发出的光束经过半透半反棱镜的反射面反射到平板以形成光点。

可选地，所述第一成像模组为ir相机或者rgb相机，当第一成像模组为ir相机时，第二成像模组为rgb相机；而当第一成像模组为rgb相机时，第二成像模组为ir相机。

可选地，所述第一激光器发出红外光点或者可见光点；当第一激光器发出红外光点时，第二激光器发出可见光点；而当第一激光器发出可见光点时，第二激光器发出红外光点。

本发明另一技术方案为：

一种模组对准方法，包括如下步骤：

s301、通过激光器向一平板发出光束，产生光点；

s302、通过第一成像模组和第二成像模组采集所述光点，分别生成第一图像和第二图像并将第一图像和第二图像传输至控制器；其中，所述第一图像包含的光点为第一光点，所述第二图像包含的光点为第二光点；

s303、计算出第一成像模组的光轴与第二成像模组的光轴平行的情况下，第一光点与第二光点的理想位移；

s304、根据步骤s303中计算的理想位移，通过控器控制调节部件调节第一成像模组或第二成像模组以使得第一成像模组与第二成像模组的光轴平行。

可选地，步骤s303中，所述第一光点和第二光点的理想位移为n，则：

n＝(d×f)/(l×px)

其中，l为平板到成像模组的距离，d为第一成像模组到第二成像模组的距离，f为第一成像模组的焦距，px为第一成像模组的像元大小。

可选地，步骤s304中，根据理想位移，计算出第二光点的理想坐标，通过控制器控制调节部件调节第一成像模组或第二成像模组以使第二光点的实际坐标与所述理想坐标重合，从而实现第一成像模组与第二成像模组的光轴平行，完成模组的对准。

本发明技术方案的有益效果是：

本发明模组对准装置及其对准方法可在不拆卸模组的情况下，通过控制器控制调节部件进行调节，完成模组的对准，工艺简单且工作效率高。

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是本发明模组对准装置的结构示意图；

图2是本发明模组对准装置计算理想位移的示意图；

图3是本发明模组对准方法的流程图示。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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发明中的具体含义。

另需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-图2所示，作为本发明一实施例，提供一种模组对准装置10，包括激光器、成像模组、调节部件、以及控制器(未图示)；其中，控制器与激光器、成像模组、调节部件相连；激光器用于发出光信号，产生光点；成像模组包括第一成像模组1021和第二成像模组1022，用于采集所述光点，分别生成第一图像和第二图像并将所述第一图像和第二图像传输至控制器；其中，第一图像包含的光点为第一光点，第二图像包含的光点为第二光点；所述控制器根据第一光点和第二光点的理想位移控制调节部件调节第一成像模组1021或第二成像模组1022以使得第一成像模组1021与第二成像模组1022的光轴对齐。

参照图2所示，以说明如何求取第一光点和第二光点的理想位移，在理想情况下，第一成像模组1021与第二成像模组1022光轴平行，将激光器201设置于第一成像模组1021与第二成像模组1022的中间，且激光器201相对于水平面具有一定的倾斜角度，如此，可使得激光器201打在平板104上的光点正好成像在第二成像模组1022的正中心，进而使得第二光点位于第二图像的中心位置。将第一图像与第二图像融合之后，第二光点处于融合后图像的中心位置，从而根据第一光点偏离第一图像中心位置的距离，可以求出第一光点到第二光点的距离，即为第一光点与第二光点的理想位移，设第一光点到第二光点的距离为n，则：

(n×px)/f＝d/l

n＝(d×f)/(l×px)(1)

其中，l表示平板104到成像模组的距离，d表示第一成像模组1021到第二成像模组1022的距离，f表示第一成像模组1021的焦距，px表示第一成像模组1021的像元大小，n表示第一光点到第二光点的距离，即理想位移。

参照图1所示，得到理想位移后，控制器根据第一光点和第二光点的理想位移控制调节部件调节第一成像模组1021或第二成像模组1022，在第一图像与第二图像融合后的图像中，如果第一光点的坐标为(x1y1)，根据上述公式(1)求出理想位移n，从而可以计算出在理想情况下，第二光点的理想坐标为(x1+ny1)。第二光点的实际坐标可以在融合后的图像中读出，记为(x2y2)。根据第二光点的实际坐标(x2y2)和理想坐标(x1+ny1)，控制器控制调节部件1031进行调节第一成像模组1021或第二成像模组1022的位置，直至第二光点的实际坐标(x2y2)和理想坐标(x1+ny1)重合。由此，可在不拆卸模组的情况下，通过控制器控制调节部件进行调节，使得第一成像模组102与第二成像模组1022的光轴平行。

参照图1所示，作为本发明一实施例，所述激光器包括第一激光器1011与第二激光器1012，所述第一激光器1011和第二激光器1012发出光点的波长与第一成像模组1021和第二成像模组1022能够接收的波长相等。在一实施例中，模组对准装置10还包括有半透半反棱镜107，所述半透半反棱镜107设置于第一激光器1011与第二激光器1012之间，以使得第一激光器1011发出的光束可经过半透半反棱镜107的透射面透射到平板104以形成光点，而第二激光器1012发出的光束经过半透半反棱镜107的反射面反射到平板104以形成光点；其中，第一激光器1011发出的光束与第二激光器1012发出的光束垂直以使得到达平板104的两个光点重合。在一实施例中，第一成像模组1021为ir相机或者rgb相机，当第一成像模组1021为ir相机时，第二成像模组1022为rgb相机；而当第一成像模组1021为rgb相机时，第二成像模组1022为ir相机；所述第一激光器1011发出红外光点或者可见光点；当第一激光器1011发出红外光点时，第二激光器1012发出可见光点；而当第一激光器1011发出可见光点时，第二激光器1012发出红外光点；如此，第一成像模组1021和第二成像模组1022可对平板104上呈现的光点分别成像。

作为本发明一实施例，所述模组对准装置10还包括投影模组105，所述调节部件包括第一调节部件1031与第二调节部件1032，第二调节部件1032与所述投影模组105连接，通过控制器控制第二调节部件1032可调节投影模组105的位置。可以理解的是，在第一成像模组1021与第二成像模组1022光轴平行的情况下，只需要投影模组105与第一成像模组1021或者第二成像模组1022的光轴平行，即可使得三个模组两两平行，完成三个模组的对准。

在一个实施例中，以对投影模组105与第二成像模组1022的对准为例说明。具体地，控制器关闭激光器，并控制开启投影模组105发出光信号，投影模组105产生第三光点，第二成像模组1022采集所述第三光点后生成第三图像并将其传输给控制器，控制器根据理想位移计算公式(1)计算出理想位移，即在投影模组105与第二成像模组1022的光轴平行的情况下，得到第三光点的理想坐标记为(x3y3)。可以理解的是，而第三光点的实际坐标可以从第三图像中直接获取，记为(x4y4)。通过控制器控制第二调节部件1032调节投影模组105的位置，直至第三光点的实际坐标(x4y4)与理想坐标(x3y3)重合，由此完成投影模组105与第二成像模组1022的对准。

请参照图3所示，本发明另一实施例为一种模组对准方法，包括如下步骤：

s301、通过激光器向一平板发出光束，产生光点；

s302、通过第一成像模组和第二成像模组采集所述光点，分别生成第一图像和第二图像并将第一图像和第二图像传输至控制器；其中，所述第一图像包含的光点为第一光点，所述第二图像包含的光点为第二光点。

s303、计算出第一成像模组的光轴与第二成像模组的光轴平行的情况下，第一光点与第二光点的距离，称为理想位移，记为n；

n＝(d×f)/(l×px)(2)

其中，l表示平板到第一、第二成像模组的距离，d表示第一成像模组到第二成像模组的距离，f表示第一成像模组的焦距，px表示第一成像模组的像元大小。

s304、根据步骤s303中计算的理想位移，通过控器控制调节部件调节第一成像模组或第二成像模组以使得第一成像模组与第二成像模组的光轴平行。

步骤s304中，根据理想位移，计算出第二光点的理想坐标，通过控制器控制调节部件调节第一成像模组或第二成像模组以使第二光点的实际坐标与所述理想坐标重合，从而实现第一成像模组与第二成像模组的光轴平行，完成模组的对准。

具体地，在第一图像与第二图像融合后的图像中，如果第一光点的坐标为(x1y1)，根据上述公式(2)求出理想位移n，从而可以计算出在理想情况下，第二光点的理想坐标为(x1+ny1)。第二光点的实际坐标可以在融合后的图像中读出，记为(x2y2)。根据第二光点的实际坐标(x2y2)和理想坐标(x1+ny1)，控制器控制调节部件进行调节第一成像模组或第二成像模组的位置，直至第二光点的实际坐标(x2y2)和理想坐标(x1+ny1)重合，从而实现第一成像模组与第二成像模组的光轴平行，完成模组的对准。

在一个实施例中，所述模组对准方法还包括以下步骤：

s305、通过控制器控制关闭激光器，并控制启动投影模组发出光信号，产生第三光点；

s306、通过成像模组采集第三光点以生成第三图像，并将所述第三图像传送至控制器；

s307、根据步骤s303中的理想位移计算公式，计算理想位移，根据理想位移得到第三图像中第三光点的理想坐标。

s308、通过控制器控制第二调节部件调节投影模组的位置，直至第三光点的实际坐标与理想坐标重合，从而使得投影模组成像模组的光轴平行。

在一实施例中，所述模组对准方法还包括以下步骤：

s309、完成对准后，使用视觉点胶机对模组与支架的间隙进行点胶固化，以使得调整好的模组固定。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件结合软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。