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一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物制造技术

技术编号:19740989 阅读:27 留言:0更新日期:2018-12-12 04:01
本发明专利技术公开一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物。本视觉靶物主要包括壳体、扩散板、套管、延长杆、测针、连接板、后盖、微控制器、状态提示灯、方向提示灯、蓝牙模块、左记录按钮、右取消按钮、总开关、7.4V锂电池、850nm红外发光LED(IR1‑IR7)和12V锂电池。使用时,靶物的测针接触被测物体,按下记录按钮,视觉设备通过靶物上的红外LED进行视觉定位计算获得被测物体坐标信息,按下取消按钮可清除上一次测量的数据;套管与扩散板结合的发光单元设计有利于提高光斑中心图像处理精度的同时,使得光斑中心坐标可被三坐标测量机测量,提高了视觉靶物的标定和高精度测量能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物
本专利技术属于视觉检测
,涉及一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物。
技术介绍
光笔式视觉靶物是一种立体视觉设备的目标跟踪辅件。光笔式视觉靶物用于立体视觉设备目标追踪,高精度定位的功能。手持式三坐标测量可以灵活地测量空间中工件的几何特征。且精度要求高、系统稳性高,尤其对于复杂的工业现场环境,基于主动发光原理的光笔式视觉测量靶物在手持式三坐标测量设备中应用广泛。目前,常见的手持式三坐标测量靶物分为点接触式和线结构光非接触式。光笔式视觉靶物采用视觉跟踪、点接触式的方式进行测量,热稳定性好、测量精度较高。视觉靶物的系统标定需要保证视觉设备观测到均匀高质量的光学特征点的同时特征点可以被其他高精度设备如三坐标测量机进行测量,因此特征点的结构设计是光笔式视觉靶物的难点,此外靶物的舒适度、轻便易用性也是结构设计需考虑的重点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有视觉靶物标定和跟踪精度的较低的问题,提供了一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物,从结构设计上提高视觉特征点的检测精度和标定精度,同时满足易用性等特点。为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案为:一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物,主要包括壳体、扩散板、套管、延长杆、测针、连接板、后盖、微控制器、状态提示灯、方向提示灯、蓝牙模块、左记录按钮、右取消按钮、总开关、7.4V锂电池、850nm红外发光LED(IR1-IR7)和12V锂电池。使用时,靶物的测针接触被测物体,按下记录按钮,视觉设备通过靶物上的红外LED进行视觉定位计算获得被测物体坐标信息,按下取消按钮可清除上一次测量的数据;套管与扩散板结合的发光单元设计有利于提高光斑中心图像处理精度的同时,使得光斑中心坐标可被三坐标测量机测量,提高了视觉靶物的标定和高精度测量能力;在视觉设备跟踪本靶物时,上位机通过蓝牙模块向微控制器发送姿态参数,控制方向提示灯(上灯、下灯、左灯、右灯、中灯)的亮灭,如果视觉靶物向某一个方向的偏转角度过大,对应方向的方向提示灯则熄灭,以提醒操作者矫正视觉靶物的摆放姿态。其中,所述的扩散板和套管组成的发光单元是光笔式视觉靶物最核心的部分,设计时主要考虑套管呈筒形结构、内部中空,底部由法兰状台阶面和壳体(1)端面相接,便于提高定位精度。套筒顶部为圆形通孔,扩散板呈台阶状,嵌入套筒顶部通孔形成完整的端面。其特征在于,圆形扩散板有利于提高红外LED的发光质量,提高视觉设备采集的圆斑中心定位精度;同时,扩散板与套管同轴共面的设计使得三坐标测量机可以测量圆斑中心的位置,有助于视觉设备的高精度标定。所述的发光套管,其特征还在于:7个发光单元的设计位置呈十字交叉形状,且十字的长轴间距与短轴间距不等,这样设计有利于光斑在单幅图像中即可匹配,大大降低了图像匹配的难度,提高了光斑图像匹配的速度和准确度。所述的光笔式视觉靶物的壳体,设计时考虑了操作者手持的舒适度,将手持抓握部分设计成弧面形状。此外,壳体手持部分的宽度尺寸通过测量实际普通人手部关节距离进行优化得出,更符合人机工程学原理,有利于缓解操作者长时间操作设备产生的疲劳。所述的电路板是壳体内起到电路连接的结构,电路板外形切割成与壳体内腔一致的异形电路板,便于安装定位。电路板与壳体的连接依靠壳体内部的6个定位孔,连接简单、定位可靠,充分利用了壳体内的狭小空间。电路板采用双面结构,一侧用于固定微控制器、蓝牙模块、7.4V锂电池等电路组件,另一侧用于固定7个红外LED(IR1-IR7)、5个方向提示灯(上灯、下灯、左灯、右灯、中灯)和1个状态提示灯等靶物前面板的电子元件,提高了结构的紧凑性。所述的后盖是在整体结构中起到封闭壳体后端的作用。后盖设计中考虑了后盖与壳体端面的对齐,使靶物从整体上外观美观简洁。此外,在后盖中开有方孔,方孔形状和电视遥控器的电池盖形状相同,便于直接将遥控器电池后盖安装到上面,有利于优化内置锂电池的更换与充电的便利性。本专利技术与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步:所述光笔式视觉靶物的发光单元在可以被视觉系统观测的同时,又可以被三坐标测量机测量,有利于提高视觉系统的标定精度;所述光笔式视觉靶物的七个红外LED具有特殊设计的位置分布,加快图像匹配算法的识别;所述光笔式视觉靶物外形呈圆弧面设计,抓握宽度符合人机工程学,降低了长期操作本靶物的疲劳程度。附图说明图1是本专利技术一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物的电路原理图,其中(a)图为控制部分电路图,(b)图为红外光部分电路图。图2是本专利技术一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物的总体外形结构图。图3是本专利技术一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物的机械部分内部剖视图。具体实施方案下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行进一步详细说明:实时实例一:参见图1~图3,本基于主动发光原理的光笔式视觉靶物的机械部分包括:壳体(1)、扩散板(2)、套管(3)、延长杆(4)、测针(5)、连接板(10)、后盖(11),电路部分包含:微控制器(12)、状态提示灯(18-1)、方向提示灯(18-2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)、7.4V锂电池(17)、850nm红外发光LED(IR1-IR7)(20)和12V锂电池(19)。其特征在于:壳体(1)经连接板(10)连接测针(5)组成测量单元,测量时通过手持本靶物将测针接触目标物体,完成对接触点坐标的测量;红外发光LED(IR1-IR7)(20)与12V锂电池(19)连接组成红外发光部分电路,上电后红外发光LED处于常亮状态,通过扩散板(2)均光后的光斑图像供视觉设备进行动态跟踪;微控制器(12)连接状态提示灯(18-1)、方向提示灯(18-2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)和7.4V锂电池(17)组成控制部分电路,起到辅助视觉设备测量的目的;总开关(16)闭合后,控制部分上电,状态提示灯(18-1)点亮;当按下左记录按钮(14),状态提示灯(18-1)闪烁1次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件记录一次测量值;当按下右取消按钮(15),状态提示灯(18-2)闪烁2次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件删除前一次测量值;在视觉设备跟踪本靶物时,上位机通过蓝牙模块(13)向微控制器(12)发送姿态参数,控制方向提示灯——上灯、下灯、左灯、右灯、中灯(18-2)的亮灭,如果视觉靶物向某一个方向的偏转角度过大,对应方向的方向提示灯则熄灭,以提醒操作者矫正视觉靶物的摆放姿态。实施例二:本实施实例与实时实例一基本相同,特别之处如下:所述的光笔式视觉靶物扩散板(2)和套管(3)组成的发光单元:套管(3)呈筒形结构、内部中空,底部由法兰状台阶面和壳体(1)端面相接,便于提高定位精度;套筒(3)顶部为圆形通孔,扩散板(2)呈台阶状,嵌入套筒(3)顶部通孔形成完整的端面;圆形扩散板(2)有利于提高红外LED的发光质量,提高视觉设备采集的圆斑中心定位精度;同时,扩散板(2)与套管(3)同轴共面的设计使得三坐标测量机可以测量圆斑中心的位置,有助于视觉设备的高精度标定;所述的七个红外发光LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物,机械部分包括:壳体(1)、扩散板(2)、套管(3)、延长杆(4)、测针(5)、连接板(10)、后盖(11),电路部分包含:微控制器(12)、状态提示灯(18‑1)、方向提示灯(18‑2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)、7.4V锂电池(17)、850nm红外发光LED(IR1‑IR7)(20)和12V锂电池(19),其特征在于:壳体(1)经连接板(10)连接测针(5)组成测量单元,测量时通过手持本靶物将测针接触目标物体,完成对接触点坐标的测量;红外发光LED(IR1‑IR7)(20)与12V锂电池(19)连接组成红外发光部分电路,上电后红外发光LED处于常亮状态,通过扩散板(2)均光后的光斑图像供视觉设备进行动态跟踪;微控制器(12)连接状态提示灯(18‑1)、方向提示灯(18‑2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)和7.4V锂电池(17)组成控制部分电路,起到辅助视觉设备测量的目的;总开关(16)闭合后,控制部分上电,状态提示灯(18‑1)点亮;当按下左记录按钮(14),状态提示灯(18‑1)闪烁1次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件记录一次测量值;当按下右取消按钮(15),状态提示灯(18‑2)闪烁2次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件删除前一次测量值;在视觉设备跟踪本靶物时,上位机通过蓝牙模块(13)向微控制器(12)发送姿态参数,控制方向提示灯——上灯、下灯、左灯、右灯、中灯(18‑2)的亮灭,如果视觉靶物向某一个方向的偏转角度过大,对应方向的方向提示灯则熄灭,以提醒操作者矫正视觉靶物的摆放姿态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于主动发光原理的光笔式视觉靶物,机械部分包括:壳体(1)、扩散板(2)、套管(3)、延长杆(4)、测针(5)、连接板(10)、后盖(11),电路部分包含:微控制器(12)、状态提示灯(18-1)、方向提示灯(18-2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)、7.4V锂电池(17)、850nm红外发光LED(IR1-IR7)(20)和12V锂电池(19),其特征在于:壳体(1)经连接板(10)连接测针(5)组成测量单元,测量时通过手持本靶物将测针接触目标物体,完成对接触点坐标的测量;红外发光LED(IR1-IR7)(20)与12V锂电池(19)连接组成红外发光部分电路,上电后红外发光LED处于常亮状态,通过扩散板(2)均光后的光斑图像供视觉设备进行动态跟踪;微控制器(12)连接状态提示灯(18-1)、方向提示灯(18-2)、蓝牙模块(13)、左记录按钮(14)、右取消按钮(15)、总开关(16)和7.4V锂电池(17)组成控制部分电路,起到辅助视觉设备测量的目的;总开关(16)闭合后,控制部分上电,状态提示灯(18-1)点亮;当按下左记录按钮(14),状态提示灯(18-1)闪烁1次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件记录一次测量值;当按下右取消按钮(15),状态提示灯(18-2)闪烁2次,同时通过蓝牙模块(13)向上位PC机发送指令控制上位机软件删除前一次测量值;在视觉设备跟踪本靶物时,上位机通过蓝牙模块(13...

【专利技术属性】
技术研发人员:张曦张健
申请(专利权)人:上海大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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