专利名称：结构光三维视觉标定点发生装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种用于视觉检测的结构光三维视觉标定点发生装置。
视觉检测广泛地应用于工件的完整性、表面平整度的测量；微电子器件(IC芯片、PC板、BGA)等的自动检测；软质、易脆零部件的检测；各种模具三维形状的检测；机器人的视觉导引等。在诸多的视觉检测方法中，结构光三维视觉以其大量程、大视场、测量速度快、光条图像易于提取及较高精度等特点在工业环境中得到了愈来愈广泛的应用。
要实现结构光三维视觉测量，就必须知道结构光三维视觉传感器的内部参数及结构参数。摄像机内部参数经过标定后，处于任何位置，相对保持恒定，因此可以离线标定。而传感器的结构参数，即图像坐标系与模块坐标系之间的位置关系，由于容易受传感器固定安装的影响，所以需要在线标定。
目前比较实用的用于结构光三维视觉结构参数标定的标定点发生方法与装置主要有2种，即标准靶尺法及标准量块法。其中标准靶尺法采用的装置是，将带有精确尺寸的特征的标准靶尺置于旋转平台的中心，让单向移动台按指定的步长移动，每移动一次，采集激光平面与标准靶尺特征边缘交点的像坐标和物坐标。如此，可以采集光平面一定区域范围内的标定点。此种结构要求标准靶尺上的特征间的尺寸必须具有很高的精度，另外，标定点是靠光平面与标准靶尺上的特征的边缘的交点提供的，因此，边缘的光反射会造成标定点提取的误差。要保证标准靶尺与单向移动台和移动方向与激光面的法向面的严格垂直，这在实际操作中很难做到，造成测量误差大；量块法的装置与标准靶尺法采用的装置结构基本相同，只是将靶尺换为量块，要获得测量的高精度和装置的低成本是很难的。
图1为现有技术标准靶尺法标定点发生装置示意图。其中，1为激光投射器，用来产生竖直方向的激光面。2为一个能够单向移动和旋转的组合工作台。3为标准靶尺，提供标定点。4为CCD摄像机，用来获取场景图像。5为计算机，用于控制和数据处理。
本实用新型的目的是提供一种结构新颖，使用方便，精度高的用于结构光三维视觉结构参数标定的标定点发生装置。
本实用新型的技术解决方案是，结构光三维视觉标定点发生装置主要由一个光电瞄准装置和一个三维移动台组成。光电瞄准装置由瞄准孔和其后置的一个硅光电三极管以及相关放大电路、压盖、压垫及螺钉组成，移动台为三级，第一级平台为两块平板，两块平板之间由导轴连接，下平板嵌在第二级平台的导轨上，第二级平台置于第三级平台的导轨上，光电瞄准装置置于第一级平台的上平板上。
本实用新型的结构简单，操作方便，对安装和调试精度没有严格要求，由于瞄准孔为内圆锥形，因而瞄准精度高，同时有利于CCD摄像机在获取的像坐标时对瞄准孔边缘的清晰摄取，提高了标定点的发生精度，标定点的图像坐标精度为0.15个像素，标定点的物坐标精度为0.005mm。
图1为现有技术标准靶尺法标定点发生装置示意图；图2为本实用新型光电瞄准装置的结构示意图；图3为本实用新型三维移动台的结构示意图；图4为光电瞄准装置包含二个光电三级管的结构示意图；图5为标定点采集时的工作示意图。
结构光三维视觉标定点发生装置主要由一个光电瞄准装置29和一个三维移动台30组成。光电瞄准装置29的瞄准孔6置于压盖9上，接受激光入射，提供标定点中的二维像坐标，其后置的一个硅光电三极管7置于瞄准孔6内，用以感受激光的照射，产生光电流，相关放大电路8置于压垫10上，将光电流转换成电压输出，螺钉11将装有光电三极管7的压盖9和装有放大电路8的压垫10结合在一起，设瞄准孔的直径为D，厚度为S，如图2所示。为了消除瞄准孔的厚度对瞄准精度的影响，瞄准孔为内圆锥型。同时调整光平面以α＝0(α为入射光与瞄准孔轴心的夹角)入射于瞄准孔的左侧。将瞄准孔设计为内圆锥孔有利于CCD摄像机从左侧对瞄准孔实现边缘清晰摄取，从而能够精确提取瞄准孔的孔中心图像坐标。三维移动台30由三个导轨平台组成，三个平台相互交错，平台分别可在X轴导轨12、Y轴导轨13、Z轴导轨14三个方向上移动。移动台30为一精度为5μm的三维移动台，在空间X、Y、Z三个方向上的移动范围均为300mm。它由一个控制器控制，可以以最小步长5μm在空间三个方向上移动。它用来与光电瞄准装置配合，提供标定点的空间物坐标。
如图5所示，27为激光投射器。28为CCD摄像机，实现场景图像的获取。29为光电瞄准装置。30为三维移动台。31为图像采集卡。32为计算机，控制及数据处理。下面是发生装置的整个工作过程。
①将光电瞄准装置安装于三维移动台工作面上，点亮激光器，控制三维移动台分别沿X和Y方向调整，使光电瞄准装置中硅光电三极管的输出电压最大，此时激光平面与光电瞄准装置上的瞄准孔孔心的精确重合，瞄准孔孔心的空间位置就是与其重合的光平面上点的位置。由三维移动台获得此时瞄准孔所处空间位置即为光平面上点的三维物坐标。
②关闭激光器，由CCD摄像机采集光电瞄准装置上的瞄准孔的二维图像，通过边缘检测和椭圆拟合可以获得与空间坐标相对应的瞄准孔图象孔心的亚象素级图像坐标。这样，便获得一个标定点数据对(空间物坐标和像坐标)。
③再次点亮激光器，控制三维移动台沿Z方向移动一定距离，然后再次控制三维移动台沿Y方向调整，使光电瞄准装置中硅光电三极管的输出电压最大，以完成光平面与光电瞄准装置上的瞄准孔孔心的再次精确重合。由三维移动台的移动量，记录瞄准孔孔心的空间物坐标。
④重复过程②。
⑤重复过程③和④，直至在Z向测量范围内完成标定点获取。
⑥点亮激光器，控制三维移动台沿X方向移动一定距离，然后控制三维移动台沿Y方向调整，使光电瞄准装置中硅光电三极管的输出电压最大，以完成光平面与光电瞄准装置上的瞄准孔孔心的精确重合。由三维移动台的移动量，记录瞄准孔孔心的空间物坐标。
⑦重复过程②、③、④和⑤。
⑧重复过程⑥和⑦，直至在X向测量范围内完成标定点数据获取。至此完成了指定光平面范围内标定点数据(即物坐标和图像坐标)的全部获取。
权利要求1.一种由光电瞄准装置、移动台组成的结构光三维视觉标定点发生装置，其特征是，光电瞄准装置由瞄准孔和其后置的一个硅光电三极管以及相关放大电路、压盖、压垫及螺钉组成，光电瞄准装置的瞄准孔置于压盖上，硅光电三极管置于瞄准孔内，相关放大电路置于压垫上，螺钉、压盖和压垫结合在一起；移动台为三级，第一级平台为两块平板，两块平板之间由导轴连接，下平板嵌在第二级平台的导轨上，第二级平板置于第三级平台的导轨上，光电瞄准装置置于第一级平台的上平板上。
2.根据权利要求1所述的结构光三维视觉标定点发生装置，其特征是，光电瞄准装置的光电三极管可以两个。
专利摘要本实用新型涉及一个用于视觉检测的结构光三维视觉标定点发生装置。它是由一个光电瞄准装置和一个三维移动台组成。光电瞄准装置由瞄准孔和其后置的一个硅光电三极管以及相关放大电路、压盖、压垫及螺钉组成,移动台为三级,可在X、Y、Z三个方向上移动。本实用新型的结构简单,操作方便,对安装和调试精度没有严格要求,标定点的图像坐标精度为0.15个像素,标定点的物坐标精度为0.005mm。
文档编号H01L21/66GK2476812SQ01222938
公开日2002年2月13日 申请日期2001年4月30日 优先权日2001年4月30日
发明者张广军, 赵慧洁, 魏振忠, 孙志武 申请人:北京航空航天大学