結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的定位和姿態(tài)調(diào)整裝置領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于視覺測(cè)量技術(shù)的結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)能很好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)工件外形尺寸檢測(cè)所提出的新標(biāo)準(zhǔn)和要求，是一種兼?zhèn)渚群托实姆墙佑|式外形檢測(cè)手段。直線激光器是視覺測(cè)量技術(shù)中常用的一種線結(jié)構(gòu)激光發(fā)射裝置，它能射出激光平面并在投影平面上投射出直線度極高的激光光條，當(dāng)直線激光器發(fā)射的激光照射到被檢測(cè)工件表面時(shí)，原本的直線激光光條就會(huì)隨被檢測(cè)工件表面形狀發(fā)生相應(yīng)的形狀改變。用相機(jī)拍攝此時(shí)的激光光條照片，就能通過視覺測(cè)量算法解算得出被檢測(cè)工件的三維表面形狀。
[0003]在使用結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)前需要調(diào)校和標(biāo)定，首先要根據(jù)待檢測(cè)工件的尺寸、形狀以及對(duì)光線的反射情況對(duì)直線激光器投射角度和相機(jī)的拍攝角度做分別的調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)，以確保相機(jī)所拍攝的照片符合檢測(cè)需求，此后，還要對(duì)結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和激光光平面空間姿態(tài)方程進(jìn)行標(biāo)定。在完成調(diào)校和標(biāo)定后結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)才可以開始進(jìn)行正常的視覺測(cè)量工作，而在視覺測(cè)量的全過程中，直線激光器和相機(jī)的相對(duì)位置必須嚴(yán)格保持相對(duì)不變，否則將使在標(biāo)定過程中已獲得的系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)失效并導(dǎo)致激光光平面的空間方程參數(shù)改變，無(wú)法用于后續(xù)測(cè)量步驟。
[0004]現(xiàn)有結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)通常采用兩個(gè)彼此獨(dú)立的三腳架對(duì)激光器和相機(jī)分別做支撐，并借助其各自的三腳架對(duì)激光器投射角度和相機(jī)的拍攝角度做分別調(diào)校。然而，兩個(gè)彼此獨(dú)立的三腳架的相對(duì)位置卻無(wú)法固定，這導(dǎo)致在后續(xù)的結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)標(biāo)定過程中無(wú)法可靠地確保直線激光器和相機(jī)的位置始終保持相對(duì)不變。一旦激光器和相機(jī)二者的相對(duì)位置發(fā)生變化，將導(dǎo)致在標(biāo)定過程中已獲得的系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)失效以及激光光平面的空間方程參數(shù)改變，無(wú)法繼續(xù)用于后續(xù)測(cè)量步驟，需要重新再次標(biāo)定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有采用兩個(gè)彼此獨(dú)立的三腳架分別作為對(duì)激光器和相機(jī)的支撐裝置，而兩個(gè)彼此獨(dú)立的三腳架姿態(tài)僅有利于激光器和相機(jī)的姿態(tài)調(diào)校，卻無(wú)法可靠保障在后續(xù)標(biāo)定過程中激光器和相機(jī)的相對(duì)位置始終保持不變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，其已標(biāo)定好的系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)失效的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0007]結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置，其包括基座、激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)和四個(gè)螺釘，基座包括座板、激光器鉸座和相機(jī)軸座，所述激光器鉸座和相機(jī)軸座均固連于座板的上端面；所述激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括激光器套筒、套筒軸座、套筒轉(zhuǎn)軸和銷軸，激光器套筒的中段的側(cè)壁上設(shè)有三個(gè)激光器緊固螺孔；套筒軸座頂端與激光器套筒的外側(cè)壁固連；套筒轉(zhuǎn)軸的上端與套筒軸座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其下端開有徑向的銷軸孔；所述套筒轉(zhuǎn)軸下端的銷軸孔通過銷軸與激光器鉸座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括相機(jī)套筒和相機(jī)轉(zhuǎn)軸，相機(jī)套筒的外側(cè)壁與相機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端固連，相機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端通過相機(jī)軸座與座板轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述相機(jī)套筒中段的側(cè)壁上設(shè)有相機(jī)緊固螺孔；三個(gè)激光器緊固螺孔均與所述螺釘匹配，相機(jī)緊固螺孔與所述螺釘匹配。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:該組合固定裝置通過具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)分別固定直線激光器和相機(jī)，并通過基座確保姿態(tài)調(diào)校后的直線激光器和相機(jī)的相對(duì)位置始終保持不變，有利于減少結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，其已標(biāo)定好的系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)失效的情況發(fā)生。此外，該裝置還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，便于推廣普及等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置的立體示意圖；
[0010]圖2是圖1的爆炸裝配示意圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置的應(yīng)用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]如圖1至圖2所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置包括基座1、激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)2、相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)3和四個(gè)螺釘4，基座I包括座板1-1、激光器鉸座1-2和相機(jī)軸座1-3，所述激光器鉸座1-2和相機(jī)軸座1-3均固連于座板1-1的上端面。
[0014]所述激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)2包括激光器套筒2-1、套筒軸座2-2、套筒轉(zhuǎn)軸2_3和銷軸2-4，激光器套筒2-1的中段的側(cè)壁上設(shè)有三個(gè)激光器緊固螺孔2-1-1。套筒軸座2-2頂端與激光器套筒2-1的外側(cè)壁固連；套筒轉(zhuǎn)軸2-3的上端與套筒軸座2-2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其下端開有徑向的銷軸孔。所述套筒轉(zhuǎn)軸2-3下端的銷軸孔通過銷軸2-4與激光器鉸座1-2轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0015]所述相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)3包括相機(jī)套筒3-1和相機(jī)轉(zhuǎn)軸3-2，相機(jī)套筒3_1的外側(cè)壁與相機(jī)轉(zhuǎn)軸3-2的一端固連，相機(jī)轉(zhuǎn)軸3-2的另一端通過相機(jī)軸座1-3與座板1-1轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述相機(jī)套筒3-1中段的側(cè)壁上設(shè)有相機(jī)緊固螺孔3-1-1。
[0016]三個(gè)激光器緊固螺孔2-1-1均與所述螺釘4匹配，相機(jī)緊固螺孔3-1-1與所述螺釘4匹配。
[0017]如圖3所示，具體應(yīng)用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置時(shí)，將直線激光器6插入激光器套筒2-1內(nèi)，根據(jù)待檢測(cè)工件的尺寸、形狀旋轉(zhuǎn)直線激光器，以調(diào)整其激光光條在工件上的投射角度，此后，用三個(gè)螺釘4通過其各自對(duì)應(yīng)的激光器緊固螺孔2-1-1將直線激光器6緊固在激光器套筒2-1內(nèi)。用同樣的方式將相機(jī)5緊固在相機(jī)套筒3-1內(nèi)。
[0018]分別開啟直線激光器6和相機(jī)5，用相機(jī)5對(duì)投射在待檢測(cè)工件上的激光光條進(jìn)行拍照，并查看照片上的工件反光情況，若在某些位置反光過于強(qiáng)烈而不適于結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)的檢測(cè)，則需重新調(diào)整直線激光器6的拍攝角度或相機(jī)5的姿態(tài)。通過左、右旋轉(zhuǎn)相機(jī)轉(zhuǎn)軸3-2可以調(diào)校相機(jī)5的拍攝角度；通過左、右旋轉(zhuǎn)套筒軸座2-2或前后調(diào)整套筒轉(zhuǎn)軸2-3的俯仰傾角，可以調(diào)校直線激光器6的空間姿態(tài)，使其具有兩個(gè)自由度。當(dāng)相機(jī)5拍攝照片符合檢測(cè)需求時(shí)，結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)的調(diào)校過程即告完成。
[0019]保持調(diào)校后的直線激光器6和相機(jī)5的相對(duì)位置不變，進(jìn)一步對(duì)其二者的空間關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，并建立其相機(jī)相對(duì)于激光器的世界坐標(biāo)系，即可完成結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)使用前的標(biāo)定工作。
[0020]在結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)的使用過程中，基座I可以在保持激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)2和相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)3相對(duì)靜止的前提下整體移動(dòng)，因此該移動(dòng)過程既不會(huì)破壞直線激光器6和相機(jī)5的相對(duì)位置，也不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中已標(biāo)定好的相機(jī)世界坐標(biāo)系失效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置，其特征在于:該裝置包括基座(I)、激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)(2)、相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(3)和四個(gè)螺釘(4)，基座(I)包括座板(1-1)、激光器鉸座(1-2)和相機(jī)軸座(1-3)，所述激光器鉸座(1-2)和相機(jī)軸座(1-3)均固連于座板(1-1)的上端面； 所述激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)(2)包括激光器套筒(2-1)、套筒軸座(2-2)、套筒轉(zhuǎn)軸(2-3)和銷軸(2-4)，激光器套筒(2-1)中段的側(cè)壁上設(shè)有三個(gè)激光器緊固螺孔(2-1-1);套筒軸座(2-2)頂端與激光器套筒(2-1)的外側(cè)壁固連；套筒轉(zhuǎn)軸(2-3)的上端與套筒軸座(2-2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其下端開有徑向的銷軸孔；所述套筒轉(zhuǎn)軸(2-3)下端的銷軸孔通過銷軸(2-4)與激光器鉸座(1-2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接； 所述相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)(3)包括相機(jī)套筒(3-1)和相機(jī)轉(zhuǎn)軸(3-2)，相機(jī)套筒(3-1)的外側(cè)壁與相機(jī)轉(zhuǎn)軸(3-2)的一端固連，相機(jī)轉(zhuǎn)軸(3-2)的另一端通過相機(jī)軸座(1-3)與座板(1-1)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述相機(jī)套筒(3-1)中段的側(cè)壁上設(shè)有相機(jī)緊固螺孔(3-1-1); 三個(gè)激光器緊固螺孔(2-1-1)均與所述螺釘(4)匹配，相機(jī)緊固螺孔(3-1-1)與所述螺釘⑷匹配。
【專利摘要】結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的組合固定裝置屬于結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)中激光器和相機(jī)的定位和姿態(tài)調(diào)整裝置領(lǐng)域，該裝置包括基座、激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)、相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)和四個(gè)螺釘，基座包括座板、激光器鉸座和相機(jī)軸座，激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括激光器套筒、套筒軸座、套筒轉(zhuǎn)軸和銷軸；相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包括相機(jī)套筒和相機(jī)轉(zhuǎn)軸。本實(shí)用新型的有益效果是：該組合固定裝置通過具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的激光器姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的相機(jī)角度調(diào)整機(jī)構(gòu)分別固定直線激光器和相機(jī)，并通過基座確保姿態(tài)調(diào)校后的直線激光器和相機(jī)的相對(duì)位置始終保持不變，有利于減少結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，其已標(biāo)定好的系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)失效的情況發(fā)生。
【IPC分類】G01B11-24
【公開號(hào)】CN204388803
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520035515
【發(fā)明人】劉仁云, 于繁華, 孫秋成, 孫曄
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春師范大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日