本实用新型涉及光学三维测量系统标定领域，具体涉及一种线结构光视觉传感器直接标定装置。
背景技术：
线结构光视觉传感器的标定是实现高精度三维测量的关键技术内容之一，选择适当的系统标定方法是保证现场标定效率的关键。目前线结构光视觉传感器的标定方法主要分为两类：传统标定法和直接标定法。传统标定法根据某种理想三维模型原理建立系统的数学模型，然后分步标定所建立数学模型的未知参数，进而确定世界坐标系到图像坐标系的映射关系。但是，这些系统数学模型在建模过程中，会对系统中存在的部分非线性或高阶变量进行线性化或省略处理，从而导致所建立的模型难以体现真实情况导致标定精度下降。同时，标定算法计量大，标定过程可操作性差、效率低，难以满足工业需求。
对于直接标定法来讲，无需建立数学模型，通过特定的高精度标定靶标直接建立空间特征点与图像坐标的映射关系，避开了繁琐的系统数学建模过程，能够实现简单、快速的标定。直接标定法中需要使用高精度的标定靶标，并需保证相机、标定靶标、线结构光发生器之间的相对位姿关系。用于线结构光视觉传感器直接标定法的靶标有立体靶标和平面靶标两种。立体靶标制作工艺复杂，特征点提取精度与特征点数量有限，标定精度受限。而平面靶标能够保证采集到高质量的光条与特征点图像，并可提取到数量足够多的特征点，通过调整相机、平面靶标以及线结构光发生器三者的相对位姿，能够有效提高线结构光视觉传感器标定精度与标定速度。
技术实现要素：
本实用新型提供一种线结构光视觉传感器直接标定装置，以解决立体靶标加工困难、标定精度受限问题，同时实现标定过程简捷快速、标定结果准确可靠的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种线结构光视觉传感器直接标定装置，首先包括平面靶标，所述平面靶标包括刻度线、靶标边框、水平短线、四个同心圆环、两个叉线圆。所述刻度线间距相等(可选1毫米)、竖直分布并与靶标边框上下边缘垂直；所述水平短线位于所述刻度线区域中心位置；所述四个同心圆环的环带部分为黑色，其余为白色，位于刻度线外侧的四个角部，其中心连线构成一矩形，矩形的长边和短边分别与所述刻度线垂直和平行；所述叉线圆位于刻度线左右两侧，并相对于水平短线左右对称；其次包括靶标调整组件，相机组件、计算机和线结构光发生组件，所述靶标调整组件由导轨、z向移动滑块、y向移动滑块、第一立柱、第一拧紧螺钉、调整螺母、调整架、固定架、第二拧紧螺钉构成，所述z向移动滑块安装在所述导轨上，所述y向移动滑块安装在z向移动滑块上方导轨上，所述第一立柱安装在y向移动滑块上方，所述调整架通过第一拧紧螺钉固定于第一立柱上，所述固定架通过调整螺母与调整架相连，所述平面靶标通过第二拧紧螺钉固定于固定架上。所述相机组件由第一底座、第二立柱、相机构成，所述底座上方安装有第二立柱，所述第二立柱的上方安装有相机，所述相机的信号输出端与计算机的信号输入端连接。所述线结构光发生组件由第二底座、第三立柱、固定座、夹具、线结构光发生器构成，所述第二底座的上方安装有第三立柱，所述固定座安装在第三立柱上方，所述线结构光发生器通过夹具安装在固定座上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该线结构光视觉传感器直接标定装置中，设计的平面靶标结构简单、易于保证加工精度；靶标图像特征点数量多且提取算法简便；通过观察靶标图案并结合标定装置中各组件的调整，便可满足线结构光视觉传感器直接标定法所要求的位姿关系，调整过程快速、便捷，调整结果准确、可靠。
附图说明
图1是本实用新型的线结构光视觉传感器直接标定装置示意图；
图2是本实用新型所述的平面靶标示意图；
图3是本实用新型所述的靶标调整组件示意图；
图中：1平面靶标、1-1刻度线、1-2靶标边框、1-3水平短线、1-4同心圆环、1-5叉线圆、2导轨、3z向移动滑块、4y向移动滑块、5第一立柱、6第一拧紧螺钉、7调整螺母、8调整架、9固定架、10第二拧紧螺钉、11第一底座、12第二立柱、13相机、14计算机、15第二底座、16第三立柱、17固定座、18夹具、19线结构光发生器
具体实施方式
结合附图说明本具体实施方式，一种线结构光视觉传感器直接标定装置，它包括平面靶标、靶标调整组件，相机组件、计算机和线结构光发生组件；所述平面靶标1包括刻度线1-1、靶标边框1-2、水平短线1-3、四个同心圆环1-4、叉线圆1-5，所述刻度线1-1间距相等(可设为1毫米)、竖直分布并与靶标边框1-2上下边缘垂直；所述水平短线1-3位于所述刻度线1-1区域中心位置；所述同心圆环1-4的环带部分为黑色，其余为白色，四个同心圆环1-4位于平面靶标1的四个角部，其圆心连线构成一矩形，矩形的长边和短边分别与所述刻度线1-1垂直和平行；所述叉线圆1-5位于所述刻度线1-1左右两侧，并相对于所述水平短线1-3左右对称；
所述靶标调整组件由导轨2、z向移动滑块3、y向移动滑块4、第一立柱5、第一拧紧螺钉6、调整螺母7、调整架8、固定架9、第二拧紧螺钉10构成，所述z向移动滑块3安装在所述导轨2上，所述y向移动滑块4安装在z向移动滑块3上面的导轨上，所述第一立柱5安装在y向移动滑块4上方，所述调整架8经过第一拧紧螺钉6固定于第一立柱5上，所述固定架9通过调整螺母7与调整架8相连，所述平面靶标1通过第二拧紧螺钉10固定于固定架9上；
所述相机组件由第一底座11、第二立柱12、相机13构成，所述底座11上方安装有第二立柱12，所述第二立柱12的上方安装有相机13，所述相机13的信号输出端与计算机14的信号输入端连接；
所述线结构光发生组件由第二底座15、第三立柱16、固定座17、夹具18、线结构光发生器19构成，所述第二底座15的上方安装有第三立柱16，所述固定座17安装在第三立柱16上方，所述线结构光发生器19通过夹具18固定并安装在固定座17上方。
实施例：
下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
按上述要求安装好标定装置，通过调整第一拧紧螺钉6和y向移动滑块4，使平面靶标1中的刻度线1-1与水平短线1-3相交的十字线中心位于相机13视场的中心；通过调整螺母7可以使固定架9沿z轴旋转，前后移动z向移动滑块3时，平面靶标1中水平短线1-3的中心始终与相机13视场中心的十字线重合；相机13采集平面靶标1图像并传到计算机14进行图像处理，通过调节第一拧紧螺钉6和第二拧紧螺钉10，可以使平面靶标1围绕x轴和y轴旋转，由此调整到靶标图像中四个同心圆环1-4中心连线成为矩形；打开线结构光发生器19将线结构光光条投射于平面靶标1中心位置，使光条与左右两个叉线圆1-5的中心重合，至此完成线结构光传感器标定装置的调整。
打开线结构光发生器19，移动z向移动滑块3产生多个已知位移，相机13拍摄不同位置处的平面靶标1的图像，提取特征点图像坐标，根据多组特征点图像坐标与已知的世界坐标，直接建立二者的映射关系，完成线结构光传感器标定。
1.一种线结构光视觉传感器直接标定装置，包括平面靶标、靶标调整组件、相机组件、计算机、线结构光发生组件；其特征在于：所述平面靶标(1)包括刻度线(1-1)和叉线圆(1-5)，所述刻度线(1-1)为等间距竖直平行线，与靶标边框(1-2)上下边缘垂直，所述刻度线(1-1)区域中心位置有水平短线(1-3)，所述刻度线外侧四角布置有四个同心圆环(1-4)，所述叉线圆(1-5)位于刻度线两侧并相对于水平短线(1-3)左右对称；所述靶标调整组件包括导轨(2)，所述导轨(2)上安装有z向移动滑块(3)，所述z向移动滑块(3)上方导轨上安装有y向滑块(4)，所述y向滑块(4)上安装有第一立柱(5)，所述平面靶标(1)被固定在固定架(9)上，并通过调整架(8)连接在第一立柱(5)上；所述相机组件包括第一底座(11)，所述第一底座(11)安装有第二立柱(12)，所述第二立柱(12)的上方安装有相机(13)，所述相机(13)输出信号端与计算机(14)输入端相连；所述线结构光发生组件包括第二底座(15)和夹具(18)，所述第二底座(15)上安装有第三立柱(16)，所述第三立柱(16)上安装有固定座(17)，所述夹具(18)将线结构光发生器(19)固定后安装在固定座(17)上方。
2.根据权利要求1所述的一种线结构光视觉传感器直接标定装置，其特征在于：所述同心圆环(1-4)的环带部分为黑色，其余部分为白色，所述四个同心圆环(1-4)对称分布于刻度线(1-1)外侧的四角，四个同心圆环(1-4)的中心连线构成一矩形，矩形的水平长边与刻度线(1-1)垂直，竖直短边与刻度线(1-1)平行。
技术总结