复眼式球面视觉系统的标定装置和标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种复眼式球面视觉系统的标定装置及标定方法，复眼式球面视觉系统的标定装置包括数据采集系统和角度调节装置，其中，角度调节装置包括传感器组件和机械调节机构，所述传感器组件包括角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C，分别通过导线与数据采集系统的多通道数据采集卡的输入端相连，角度传感器A采集的是摇臂绕Y轴的旋转角度θ2，直线位移传感器B采集的是光源距离球面视觉系统的距离d，角度传感器C采集的是球面视觉系统绕Z轴的旋转角度θ1。相对于传统的标定方法，本发明专利技术的优势在于可以实现较大范围球面的一次性综合安装标定，且在满足精度需求的同时，实现更低的成本、更高的效率、更为简便的操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学检测领域，具体涉及一种复眼式球面视觉系统的标定装置和标定方法。
技术介绍
随着仿生学的发展，近几年生物复眼在应用领域得到了越来越多的关注。复眼具有多通道同时成像和子眼曲面分布的结构特点以及较高的神经网络集中处理能力，可以快速完成对运动物体进行高精度的探测、定位、测量等任务。利用生物复眼的该部分特性，国内外学者由此研制出各种复眼成像系统以及各种相类似的视觉成像系统。区别于生物复眼系统，人工类复眼视觉系统是由各分散部分组装而成，因此在装配时会出现各种装配问题，尤其是装配误差的问题。装配误差作为一个必然因素，对于类复眼视觉系统的视轴位置，即各子眼与传感系统相对位置的确定起着直接的关系，从而影响光路在传感系统的成像质量，最终造成视觉系统不能对目标进行精确的捕捉定位。对于类复眼视觉系统中的复眼式球面视觉系统，由于系统由六边形的子眼曲面球壳模型搭配球形贴片组合式传感器阵列组成，曲面球壳上的每个子眼透镜对应球形贴片组合式传感器上的一个微型贴片传感器，从而控制子眼透镜的视轴的相对位置，显得尤为重要。通过对该视觉系统标定，了解相邻传感器视轴中心线间的夹角，可通过软件设置来降低系统装配误差，提高视觉系统的信号采集质量，用于对目标的准确检测。目前的标定装置和标定方法不能实现较大范围球面的一次性综合安装标定，标定精度低、成本高、效率低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种复眼式球面视觉系统的标定装置和标定方法。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种复眼式球面视觉系统的标定装置，包括数据采集系统和角度调节装置，其中，所述角度调节装置包括传感器组件和机械调节机构，所述机械调节机构包括基座、设于基座上的滑动墙板机构和检测样板机构，所述滑动墙板机构包括滑设于基座左右两侧的两墙板、横置于两墙板之间的摇臂、垂直设置于摇臂上的光源支撑架、设于墙板和基座之间的驱使墙板沿X轴移动的X向位置调节机构、与摇臂一端连接驱使其绕Y轴旋转的Y轴旋转角度调节机构、以及设于光源支撑架与摇臂之间的驱使光源支撑架沿Z轴移动的Z向位置调节机构，所述Y轴旋转角度调节机构设于与之邻近的墙板上，所述光源支撑架的下端设有光源；所述检测样板机构包括固设于基座上的支架、设于支架上的相对于基座可沿Y轴移动和绕Z轴转动的微调平台、以及安装于微调平台上的相对于基座可沿Z轴移动的可调支撑架，所述可调支撑架的顶端设有球面视觉系统；所述传感器组件包括角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C，所述角度传感器A设于摇臂上，所述直线位移传感器B设于光源支撑架上，所述角度传感器C设于微调平台上；所述数据采集系统包括多通道数据采集卡和上位机，所述角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C分别通过导线与多通道数据采集卡的输入端相连。其中，所述球面视觉系统由沿球面分布的子眼传感器阵列组成，每一所述子眼传感器通过导线与多通道数据采集卡的输入端相连。其中，所述基座的左右两侧设有滑轨，所述墙板通过设于其下方的滑块沿X向滑设于滑轨上。其中，所述X向位置调节机构包括第一涡轮蜗杆传动机构和第一齿轮齿条传动机构，所述第一涡轮蜗杆传动机构包括两端分别与两墙板固接的第一涡轮轴、设于第一涡轮轴上的第一涡轮、以及与第一涡轮啮合的第一蜗杆，所述第一齿轮齿条传动机构包括设于基座上的第一齿条、设于第一涡轮轴上并与第一齿条啮合的第一齿轮。其中，其中一所述墙板的外侧设有第一蜗杆箱，所述第一涡轮和第一蜗杆设于第一蜗杆箱内，所述第一蜗杆的一端伸出第一蜗杆箱后与第一旋钮相连。进一步，所述基座的左右两侧各设有一块所述第一齿条，每一所述墙板的内侧对应地设有一所述第一齿轮。其中，所述Y轴旋转角度调节机构包括设于其中一墙板外侧的第二涡轮蜗杆传动机构、设于每一所述墙板内侧的支撑块，所述摇臂的两端对应地与两支撑块同轴转动连接，所述第二涡轮蜗杆传动机构包括第二蜗杆、与第二蜗杆啮合的第二涡轮、与第二涡轮同轴固定的第二涡轮轴，所述第二涡轮轴穿过墙板后与摇臂固定连接。优选的，所述摇臂的端部与支撑块之间通过轴瓦转动连接。优选的，所述摇臂为U形摇臂。其中，所述墙板的外侧设有第二蜗杆箱，所述第二涡轮和第二蜗杆设于第二蜗杆箱内，所述第二蜗杆的一端伸出第二蜗杆箱后与第二旋钮相连。其中，所述Z向位置调节机构包括设于摇臂上的第二齿轮和固设于光源支撑架上的第二齿条。本专利技术实施例还提供一种利用上述的标定装置的复眼式球面视觉系统的标定方法，包括如下步骤：（1）将角度传感器A设于摇臂上，直线位移传感器B设于光源支撑架上，角度传感器C设于微调平台上，球面视觉系统设于可调支撑架的顶端，然后角度传感器A、直线位移传感器B、角度传感器C和球面视觉系统的各子眼传感器分别通过导线与数据采集系统的多通道数据采集卡的输入端相连，其中，角度传感器A采集的是摇臂绕Y轴的旋转角度θ2，直线位移传感器B采集的是光源距离球面视觉系统的距离d，角度传感器C采集的是球面视觉系统绕Z轴的旋转角度θ1；（2）利用调节支撑架调整球面视觉系统在Z轴方向上的高度，使其与摇臂两端部的旋转轴线在同一水平面上；（3）利用X向位置调节机构调整滑动墙板机构在X轴方向上的位置，至球面视觉系统的中心在摇臂两端部的旋转轴线上；（4）利用微调平台具有的沿Y轴移动的自由度进行微调，至球面视觉系统与光源支撑架下端的光源在Z轴方向上共轴；（5）完成步骤（2）~（4）后，确定光源发出的平行光通过球面视觉系统的中心；（6）球面视觉系统由沿球面分布子眼传感器阵列组成，将每个子眼传感器赋予一个特定的编号n，通过Z向位置调节机构调整光源在Z轴上与球面视觉系统的间距d，然后绕Z轴旋转微调平台，当球面视觉系统顶部的子眼传感器信号达到最大值时，设定此时该子眼传感器所在的视轴中心线角度为起始角度0º，继续依次调节摇臂的旋转角度θ2、球面视觉系统的旋转角度θ1，标定球面视觉系统中沿球面分布的其他子眼传感器的视轴方向；根据传感器采集信号最强原则，当子眼传感器采集到最强信号时，数据采集系统采集对应的摇臂的旋转角度θ2、及球面视觉系统的旋转角度θ1，将子眼传感器的编号n与三个参数d、θ1和θ2以矩阵方式存储，完成球面视觉系统的其中一个子眼传感器的标定；（7）通过手动调节光源与球面视觉系统的间距d、摇臂的旋转角度θ2以及球面视觉系统的旋转角度θ1，依次实现球面视觉系统中各子眼传感器的标定。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：相对于传统的标定方法，本专利技术的优势在于可以实现较大范围球面的一次性综合安装标定，且在满足精度需求的同时，实现更低的成本、更高的效率、更为简便的操作。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为实施例一中机械调节机构的结构示意图；图3为实施例一中X向位置调节机构的结构示意图；图4为实施例一中Y轴旋转角度调节机构的结构示意图；图5为实施例一中Z向位置调节机构的结构示意图。附图标记说明：1、上位机；2、基座；3、墙板；4、摇臂；5、光源支撑架；6、支架；7、微调平台；8、可调支撑架；9、角度传感器A；10、直线位移传感器B；11、角度传感器C；13、滑轨；14、滑块；15、第一涡轮；16、第一蜗杆；17、第一涡轮轴；18、第一蜗杆箱；19、第一旋钮；20、第一齿条；21、第一齿轮；22、支撑块；23、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，包括数据采集系统和角度调节装置，其中，所述角度调节装置包括传感器组件和机械调节机构，所述机械调节机构包括基座、设于基座上的滑动墙板机构和检测样板机构，所述滑动墙板机构包括滑设于基座左右两侧的两墙板、横置于两墙板之间的摇臂、垂直设置于摇臂上的光源支撑架、设于墙板和基座之间的驱使墙板沿X轴移动的X向位置调节机构、与摇臂一端连接驱使其绕Y轴旋转的Y轴旋转角度调节机构、以及设于光源支撑架与摇臂之间的驱使光源支撑架沿Z轴移动的Z向位置调节机构，所述Y轴旋转角度调节机构设于与之邻近的墙板上，所述光源支撑架的下端设有光源；所述检测样板机构包括固设于基座上的支架、设于支架上的相对于基座可沿Y轴移动和绕Z轴转动的微调平台、以及安装于微调平台上的相对于基座可沿Z轴移动的可调支撑架，所述可调支撑架的顶端设有球面视觉系统；所述传感器组件包括角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C，所述角度传感器A设于摇臂上，所述直线位移传感器B设于光源支撑架上，所述角度传感器C设于微调平台上；所述数据采集系统包括多通道数据采集卡和上位机，所述角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C分别通过导线与多通道数据采集卡的输入端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，包括数据采集系统和角度调节装置，其中，所述角度调节装置包括传感器组件和机械调节机构，所述机械调节机构包括基座、设于基座上的滑动墙板机构和检测样板机构，所述滑动墙板机构包括滑设于基座左右两侧的两墙板、横置于两墙板之间的摇臂、垂直设置于摇臂上的光源支撑架、设于墙板和基座之间的驱使墙板沿X轴移动的X向位置调节机构、与摇臂一端连接驱使其绕Y轴旋转的Y轴旋转角度调节机构、以及设于光源支撑架与摇臂之间的驱使光源支撑架沿Z轴移动的Z向位置调节机构，所述Y轴旋转角度调节机构设于与之邻近的墙板上，所述光源支撑架的下端设有光源；所述检测样板机构包括固设于基座上的支架、设于支架上的相对于基座可沿Y轴移动和绕Z轴转动的微调平台、以及安装于微调平台上的相对于基座可沿Z轴移动的可调支撑架，所述可调支撑架的顶端设有球面视觉系统；所述传感器组件包括角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C，所述角度传感器A设于摇臂上，所述直线位移传感器B设于光源支撑架上，所述角度传感器C设于微调平台上；所述数据采集系统包括多通道数据采集卡和上位机，所述角度传感器A、直线位移传感器B和角度传感器C分别通过导线与多通道数据采集卡的输入端相连。2.根据权利要求1所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，所述球面视觉系统由沿球面分布的子眼传感器阵列组成，每一所述子眼传感器通过导线与多通道数据采集卡的输入端相连。3.根据权利要求1所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，所述基座的左右两侧设有滑轨，所述墙板通过设于其下方的滑块沿X向滑设于滑轨上。4.根据权利要求1所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，所述X向位置调节机构包括第一涡轮蜗杆传动机构和第一齿轮齿条传动机构，所述第一涡轮蜗杆传动机构包括两端分别与两墙板固接的第一涡轮轴、设于第一涡轮轴上的第一涡轮、以及与第一涡轮啮合的第一蜗杆，所述第一齿轮齿条传动机构包括设于基座上的第一齿条、设于第一涡轮轴上并与第一齿条啮合的第一齿轮。5.根据权利要求4所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，其中一所述墙板的外侧设有第一蜗杆箱，所述第一涡轮和第一蜗杆设于第一蜗杆箱内，所述第一蜗杆的一端伸出第一蜗杆箱后与第一旋钮相连。6.根据权利要求4所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，所述基座的左右两侧各设有一块所述第一齿条，每一所述墙板的内侧对应地设有一所述第一齿轮。7.根据权利要求1所述的复眼式球面视觉系统的标定装置，其特征在于，所述Y轴旋转角度调节机构包括设于其中一墙板外侧的第二涡轮蜗杆传动机构、设于每一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢强，杨预立，花国然，倪健，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32