一种超声波探头标定装置及标定超声波探头的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波探头标定装置，包括固定平台，固定台上安装有激光雷达、超声波探头固定支架和数据采集设备，超声波固定支架上端连接有超声波探头，激光雷达和超声波探头分别与数据采集设备电连接，有益效果是：本发明专利技术由于采用激光雷达作为测量元件，减少了标定装置本身的校准工作，减少了标定超声波探头的操作步骤，本发明专利技术仅使用激光雷达作为位置测量元件，结构简单，便于实施，本发明专利技术对所标定的超声波探头无特殊要求，可适用于多种以空气为介质的超声波探头的标定。

Calibration device for ultrasonic probe and method for calibrating ultrasonic probe

The invention discloses an ultrasonic probe calibration device, which includes a fixed platform, a laser radar, an ultrasonic probe fixed bracket and a data acquisition device on the fixed platform. An ultrasonic probe is connected to the upper end of the ultrasonic fixed bracket, and the laser radar and the ultrasonic probe are electrically connected with the data acquisition equipment. Because the laser radar is used as a measuring element, the calibration work of the calibration device is reduced and the operation procedure of calibrating the ultrasonic probe is reduced. The invention only uses a laser radar as a position measuring element, and the structure is simple and convenient to implement, and the invention has no special requirements for the calibrated ultrasonic probe, It can be applied to the calibration of a variety of ultrasonic probes with air as the medium.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波探头标定装置及标定超声波探头的方法
本专利技术涉及超声波定位
，特别涉及一种超声波探头标定装置及标定超声波探头的方法。
技术介绍
超声波探测技术广泛应用于制造、车辆安全等领域，其探测范围和测量误差是衡量其实用性的重要指标。因此在使用超声波探头之前要先标定其探测范围和测量误差。超声波探头的标定需要测量出待测物体的准确位置，并与超声波探头测得的距离进行比较，得到超声波探头的测量误差，这一误差数据可以用于修正超声波探头的数据，也可以评估超声波探头的特性。超声波探头标定的困难在于准确测量出待测物体和超声波探头之间的相对位置。若采用传统接触式测量方法，由于待测物体需要连续多次更换位置，导致接触式测量效率低下，因此需要采用快速的非接触式位置测量方案来获取待测物体的位置，这样达到快速标定超声波探头的目的。申请号为CN103110429A的《超声波探头的光学标定方法》通过两枚相同的相机建立双目视觉定位设备来进行待测目标的空间定位，利用该定位信息来标定超声波探头。该方法采用光学测量方法，精度较高，适应性好，有效解决了原有基于磁定位器的标定方法的误差问题和适应性问题。但是双目视觉测量系统结构复杂，相机参数要求尽可能一致，而且需要配套的软件算法对待测目标进行提取，难以简单快速地完成超声波探头的标定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超声波探头标定的装置，通过激光雷达测量被测物体，得到被测物体的点云数据，提取出被测物体与超声波探头的相对位置，计算超声波探头的测量误差，得到误差分布图，利用误差分布图来标定超声波探头。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术一方面公开了一种超声波探头标定装置，包括固定平台，所述固定台上安装有激光雷达、超声波探头固定支架和数据采集设备，所述超声波固定支架上端连接有超声波探头，所述激光雷达和超声波探头分别与数据采集设备电连接。优选的，所述固定平台是采用硬质材料制作而成的，所述固定平台的高度至少为0.5米，平台的尺寸至少为0.3米×0.5米。优选的，所述超声波探头固定支架采用硬质材料制作而成，其顶部有合适的固定装置。优选的，所述激光雷达为旋转式激光雷达或固态激光雷达。优选的，所述超声波探头是以空气作为工作介质的装置。本专利技术的另一个方面公开了一种使用超声波探头标定装置标定超声波探头的方法，其包括以下步骤：步骤1：安装固定平台、激光雷达、超声波探头支架、超声波探头和数据采集设备；步骤2：按照相应的操作规范启动数据采集设备、激光雷达和超声波探头；步骤3、打开数据采集设备的数据采集程序，采集激光雷达和超声波探头的数据；步骤4：摆放好待测物体；步骤5：打开激光雷达数据处理程序，激光雷达数据处理程序将激光雷达点云数据首先进行坐标变换，变换到超声波探头的坐标系下，然后根据坐标范围提取出待测物体所产生的点云，最后计算出待测物体与超声波探头的相对位置，并将超声波探头的位置、待测物体的位置和标尺以雷达图的形式保存下来；步骤6：打开超声波探头数据处理程序，超声波探头数据处理程序首先将超声波探头输出的数据换算成距离信息，然后将距离信息标注在步骤5所生成的雷达图中；步骤7：移动待测物体位置，并重复步骤4、步骤5、步骤6，重复这一过程多次，可以得到多幅雷达图；步骤8：打开雷达图处理软件，雷达图处理软件处理每一幅雷达图，首先比较待测物体到超声波探头的距离和超声波探头数据换算所得的距离，计算超声波探头数据的误差，这样将得到每个测定位置的误差范围；然后将不同误差范围用不同颜色的标识绘制在新的雷达图中，这样将得到每个位置的误差范围分布图；根据该误差范围分布图可以直观读出超声波探头的探测范围和精度信息。本专利技术为了准确测量出待测物体和超声波探头之间的相对位置，采用激光雷达作为测量仪器。激光雷达是一种光学测量仪器，分为2D激光雷达和3D激光雷达，其原理是发射激光并接收返回的光束，根据激光的飞行时间来计算物体的距离。其检测范围可达150米，测距精度可达±3cm。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术由于采用激光雷达作为测量元件，减少了标定装置本身的校准工作，减少了标定超声波探头的操作步骤，本专利技术仅使用激光雷达作为位置测量元件，结构简单，便于实施，本专利技术对所标定的超声波探头无特殊要求，可适用于多种以空气为介质的超声波探头的标定。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的标定步骤的示意图。图中：1、固定平台；2、激光雷达；3、超声波探头固定支架；4、超声波探头；5、数据采集设备。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例如图1-2所示，一种超声波探头标定装置，包括固定平台1，其特征在于，固定台1上安装有激光雷达2、超声波探头固定支架3和数据采集设备5，超声波固定支架3上端连接有超声波探头4，激光雷达2和超声波探头4分别与数据采集设备5电连接。固定平台1是采用硬质材料制作而成的，固定平台1的高度至少为0.5米，平台的尺寸至少为0.3米×0.5米，以确保可以放置其它装置。超声波探头固定支架3采用硬质材料制作而成，其顶部有合适的固定装置，用于固定待标定的超声波探头，确保声波发射的方向为水平。激光雷达2为旋转式激光雷达或固态激光雷达，其能够探测水平方向足够范围内的物体并生成点云数据。超声波探头4是以空气作为工作介质的装置，通过发射超声波并接收回波，根据声波的发射和接收的时间差计算出待测物体的距离。具体的，在使用时，该超声波探头标定装置在使用时按照以下步骤：步骤1.按照附图所示方式安装固定平台1、激光雷达2、超声波探头支架3、超声波探头4和数据采集设备；步骤2.按照相应的操作规范启动数据采集设备5、激光雷达2和超声波探头4；步骤3.打开数据采集设备5的数据采集程序，采集激光雷达2和超声波探头4的数据；步骤4.摆放好待测物体；步骤5.打开激光雷达2的数据处理程序，激光雷达2的数据处理程序将激光雷达2的点云数据首先进行坐标变换，变换到超声波探头4的坐标系下，然后根据坐标范围提取出待测物体所产生的点云，最后计算出待测物体与超声波探头4的相对位置，并将超声波探头4的位置、待测物体的位置和标尺以雷达图的形式保存下来；步骤6.打开超声波探头4的数据处理程序，超声波探头4的数据处理程序首先将超声波探头4输出的数据换算成距离信息，然后将距离信息标注在步骤5所生成的雷达图中；步骤7.移动待测物体位置，并重复步骤4、步骤5、步骤6，重复这一过程多次，可以得到多幅雷达图；步骤8.打开雷达图处理软件，雷达图处理软件处理每一幅雷达图，首先比较待测物体到超声波探头4的距离和超声波探头4的数据换算所得的距离，计算超声波探头4的数据的误差，这样将得到每个测定位置的误差范围；然后将不同误差范围用不同颜色的标识绘制在新的雷达图中，这样将得到每个位置的误差范围分布图；根据该误差范围分布图可以直观读出超声波探头的探测范围和精度信息。本专利技术采用上述方案，结构设计合理，在数据采集过程中即可看到超声波探头对待测物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波探头标定装置，包括固定平台（1），其特征在于，所述固定台（1）上安装有激光雷达（2）、超声波探头固定支架（3）和数据采集设备（5），所述超声波固定支架（3）上端连接有超声波探头（4），所述激光雷达（2）和超声波探头（4）分别与数据采集设备（5）电连接。

【技术特征摘要】
1.一种超声波探头标定装置，包括固定平台（1），其特征在于，所述固定台（1）上安装有激光雷达（2）、超声波探头固定支架（3）和数据采集设备（5），所述超声波固定支架（3）上端连接有超声波探头（4），所述激光雷达（2）和超声波探头（4）分别与数据采集设备（5）电连接。2.根据权利要求1所述的一种超声波探头标定装置，其特征在于，所述固定平台（1）是采用硬质材料制作而成的，所述固定平台（1）的高度至少为0.5米，平台的尺寸至少为0.3米×0.5米。3.根据权利要求1所述的一种超声波探头标定装置，其特征在于，所述超声波探头固定支架（3）采用硬质材料制作而成，其顶部有合适的固定装置。4.根据权利要求1所述的一种超声波探头标定装置，其特征在于，所述激光雷达（2）为旋转式激光雷达或固态激光雷达。5.根据权利要求1所述的一种超声波探头标定装置，其特征在于，所述超声波探头（4）是以空气作为工作介质的装置。6.一种使用权利要求1~5任一所述超声波探头标定装置标定超声波探头的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：安装固定平台、激光雷达、超声波探头支架、超声波探头和数据采集设备；步骤2：按照相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建林，杨明，
申请(专利权)人：苏州青飞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32