[發明專利]一種基于主動發光原理的光筆式視覺靶物

在審

• 申請號: 201810375569.4
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108981564A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 張曦;張健
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開一種基于主動發光原理的光筆式視覺靶物。本視覺靶物主要包括殼體、擴散板、套管、延長桿、測針、連接板、后蓋、微控制器、狀態提示燈、方向提示燈、藍牙模塊、左記錄按鈕、右取消按鈕、總開關、7.4V鋰電池、850nm紅外發光LED（IR1?IR7）和12V鋰電池。使用時，靶物的測針接觸被測物體，按下記錄按鈕，視覺設備通過靶物上的紅外LED進行視覺定位計算獲得被測物體坐標信息，按下取消按鈕可清除上一次測量的數據；套管與擴散板結合的發光單元設計有利于提高光斑中心圖像處理精度的同時，使得光斑中心坐標可被三坐標測量機測量，提高了視覺靶物的標定和高精度測量能力。

技術領域

本發明屬于視覺檢測技術領域，涉及一種基于主動發光原理的光筆式視覺靶物。

背景技術

光筆式視覺靶物是一種立體視覺設備的目標跟蹤輔件。光筆式視覺靶物用于立體視覺設備目標追蹤，高精度定位的功能。

手持式三坐標測量可以靈活地測量空間中工件的幾何特征。且精度要求高、系統穩性高，尤其對于復雜的工業現場環境，基于主動發光原理的光筆式視覺測量靶物在手持式三坐標測量設備中應用廣泛。

目前，常見的手持式三坐標測量靶物分為點接觸式和線結構光非接觸式。光筆式視覺靶物采用視覺跟蹤、點接觸式的方式進行測量，熱穩定性好、測量精度較高。視覺靶物的系統標定需要保證視覺設備觀測到均勻高質量的光學特征點的同時特征點可以被其他高精度設備如三坐標測量機進行測量，因此特征點的結構設計是光筆式視覺靶物的難點，此外靶物的舒適度、輕便易用性也是結構設計需考慮的重點問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有視覺靶物標定和跟蹤精度的較低的問題，提供了一種基于主動發光原理的光筆式視覺靶物，從結構設計上提高視覺特征點的檢測精度和標定精度，同時滿足易用性等特點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種基于主動發光原理的光筆式視覺靶物，主要包括殼體、擴散板、套管、延長桿、測針、連接板、后蓋、微控制器、狀態提示燈、方向提示燈、藍牙模塊、左記錄按鈕、右取消按鈕、總開關、7.4V鋰電池、850nm紅外發光LED（IR1-IR7）和12V鋰電池。使用時，靶物的測針接觸被測物體，按下記錄按鈕，視覺設備通過靶物上的紅外LED進行視覺定位計算獲得被測物體坐標信息，按下取消按鈕可清除上一次測量的數據；套管與擴散板結合的發光單元設計有利于提高光斑中心圖像處理精度的同時，使得光斑中心坐標可被三坐標測量機測量，提高了視覺靶物的標定和高精度測量能力；在視覺設備跟蹤本靶物時，上位機通過藍牙模塊向微控制器發送姿態參數，控制方向提示燈（上燈、下燈、左燈、右燈、中燈）的亮滅，如果視覺靶物向某一個方向的偏轉角度過大，對應方向的方向提示燈則熄滅，以提醒操作者矯正視覺靶物的擺放姿態。

其中，所述的擴散板和套管組成的發光單元是光筆式視覺靶物最核心的部分，設計時主要考慮套管呈筒形結構、內部中空，底部由法蘭狀臺階面和殼體（1）端面相接，便于提高定位精度。套筒頂部為圓形通孔，擴散板呈臺階狀，嵌入套筒頂部通孔形成完整的端面。其特征在于，圓形擴散板有利于提高紅外LED的發光質量，提高視覺設備采集的圓斑中心定位精度；同時，擴散板與套管同軸共面的設計使得三坐標測量機可以測量圓斑中心的位置，有助于視覺設備的高精度標定。

所述的發光套管，其特征還在于：7個發光單元的設計位置呈十字交叉形狀，且十字的長軸間距與短軸間距不等，這樣設計有利于光斑在單幅圖像中即可匹配，大大降低了圖像匹配的難度，提高了光斑圖像匹配的速度和準確度。

所述的光筆式視覺靶物的殼體，設計時考慮了操作者手持的舒適度，將手持抓握部分設計成弧面形狀。此外，殼體手持部分的寬度尺寸通過測量實際普通人手部關節距離進行優化得出，更符合人機工程學原理，有利于緩解操作者長時間操作設備產生的疲勞。