适用于激光3D视觉的三维标定板制造技术

本申请提供了一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，运用于机械3D视觉领域，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，通过上述的相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，以通过相机基准部解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的相机校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标定位部对相机的坐标系转换解决图像在实际产品图像取点，然后引导设备实际在产品上执行的对应性问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于激光3D视觉的三维标定板
本申请涉及机械3D视觉
，特别涉及为一种适用于激光3D视觉的三维标定板。
技术介绍
现有的线激光扫描3D相机取像动作是需要通过运动进行直线式扫描动作才可以对扫描对象进行连续的图像采集，进而形成三维点云图像，该图像采集的动作如附图1所示，线激光扫描3D相机沿着Y方向进行精准的直线运动；扫描出三维点云图像之后，该图像与被扫描对象的形状有着高度一致性，所以可以直接对被扫描对象进行二次处理，如尺寸检测、缺陷检测、或者定位引导进行切割、打磨或喷涂；但上述线激光扫描3D相机在实现采集图像的同时满足项目需求的情况下，需要满足以下条件：1、相机拍摄的X方向因当与Y方向保持高度的垂直，如附图1中X方向与Y方向的垂直关系；2、相机通常在精度与视野两种参数是成反比的，如图1虚线，虚线扩散越广，则相机拍摄的视野就大，但分辨率会相应降低，即视野越大精度就越低，那么在项目中遇到需要大视野并且高精度的需求情况下，就无法顾及周全；3、相机扫描对象时，因为其内部构建有虚拟的3D坐标并将对象成像于该3D坐标中，但相机内置的虚拟坐标无法确定出相机本身在设备机械坐标上的位置，故而无法对上述对象进行设备引导动作；通常上述条件在每个项目都会遇到，只是所产生的误差是否能达到能接受的范围而已。但这样大大的限制了线激光扫描3D相机硬件的最大性能，而产生了大量的资源浪费。
技术实现思路
本申请旨在实现激光3D视觉硬件校准、图像拼接、坐标系转换的技术效果以解决相机拍摄需要X方向与Y方向高度垂直的校准问题、通过图像拼接解决相机拍摄精度与视野成反比的问题、通过坐标系转换解决定点操作拍摄的问题，提供一种适用于激光3D视觉的三维标定板。本申请为解决技术问题采用如下技术手段：本申请提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状；所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置。进一步地，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面斜度相等但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成等腰梯形形状。进一步地，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面斜度相等但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的等腰三角凹槽设于标定板上。进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置与相机基准部垂直。进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有若干相互拼接的三角凹槽。进一步地，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位的中间部位分别贯穿开设有开口。本申请提供一种适用于激光3D视觉的三维标定系统，线激光扫描3D相机、运动机构和上述述的适用于激光3D视觉的三维标定板；所述运动机构驱动所述线激光扫描3D相机进行直线运动；所述标定板位于线激光扫描3D相机的激光采集端的下方；所述线激光扫描3D相机采集所述标定板的图像进行相机校准、拼接校准和坐标校准。本申请还提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板的相机标定方法，线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行相机校准的步骤包括：S11，相机沿直线依次扫描标定板的第一基准斜面块的第一基准斜面、基准平面块的基准平面和第二基准斜面块的第二基准斜面，以依次采集所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图；S12，采用预设于所述相机中的虚拟成像模型对所述第一基准斜面、基准平面和第二基准斜面的成像图进行处理，以获取所述成像图中基准平面的采集长度；S13，判断所述采集长度与基准平面的实际长度是否一致；S14，若否，则进行下一步，若是，则判定所述相机绝对平行；S15，确定所述采集长度与实际长度的偏差角度系数；S16，根据所述偏差角度系数对相机进行对应的位置调整。进一步地，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行拼接校准的步骤包括：S21，当所述相机移动至第一拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图；S22，当所述相机移动至圆孔阵列时，所述相机沿直线扫描圆孔阵列各排的圆孔，以获取各排圆孔的成像图，并随着相机的直线运动，逐步比对各排圆孔成像图是否完全重合，并输出圆孔拼接结果；S23，当所述相机移动至第二拼接槽位时，所述相机沿直线扫描标定板的第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面，以获取第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，随后，判断所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图是否完全重合，并输出槽位拼接结果；S24，若所述圆孔拼接结果和槽位拼接结果为完全重合，则判定所述相机在直线移动过程中不会发生视角偏差，若否，则进行下一步；S25，获取步骤S22中各排圆孔成像图比对的第一偏差数值，以及获取步骤S23中所述第一拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图，与所述第二拼接槽位的第一拼接斜面和第二拼接斜面的成像图比对的第二偏差数值；S26，根据所述第一偏差数值和第二偏差数值对所述相机进行对应的调整。进一步地，所述线激光扫描3D相机采集标定板的图像以进行坐标校准的步骤包括：S31，所述相机依次扫描标定板各个角点位置上的定位柱，以获取所述定位柱的成像图；S32，所述相机内置虚拟3D坐标，所述虚拟3D坐标的Y轴为相机直线运动方向，X轴与Y轴垂直，将所述定位柱的成像图置于虚拟3D坐标中，并根据所述定位柱顶面小孔在虚拟3D坐标中形成标点；S33，控制所述相机移动的运动机构根据在所述虚拟3D坐标中形成的标点对相机进行对应的控制。本申请提供了适用于激光3D视觉的三维标定板，具有以下有益效果：本申请提出一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，其特征在于，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，/n所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状；/n所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；/n所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于激光3D视觉的三维标定板，为线激光扫描3D相机的图像采集对象，其特征在于，所述标定板的板体本身分有相机基准部、视图拼接部和坐标定位部，其中，
所述相机基准部位于标定板的板体一侧，具有第一基准斜面块、第二基准斜面块和基准平面块，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块固定设于基准平面块的两侧，所述第一基准斜面块和第二基准斜面块的斜面具有预设斜度但方向相反与所述基准平面块的平面相互构成梯形形状；
所述视图拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圆孔阵列，所述圆孔阵列贯穿排布于所述标定板的板体中间位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分别设于圆孔阵列的两侧位置的标定板上，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位均具有第一拼接斜面和第二拼接斜面，所述第一拼接斜面和第二拼接斜面的斜面具有预设斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通过第一拼接斜面和第二拼接斜面相交构成的三角凹槽设于标定板上；
所述坐标定位部包括若干个定位柱，所述定位柱的顶面上开设有小孔，所述若干个定位柱分别固定于标定板的各个角点位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚绪松，陈方，
申请(专利权)人：深圳群宾精密工业有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44