[發明專利]適用于激光3D視覺的三維標定板、系統及標定方法

在審

• 申請號: 202010328407.2
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111462253A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 姚緒松;陳方
• 申請（專利權）人: 深圳群賓精密工業有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T3/40
• 代理公司: 深圳市諾正鑫澤知識產權代理有限公司 44689
• 代理人: 顏燕紅

本申請提供了一種適用于激光3D視覺的三維標定板，為線激光掃描3D相機的圖像采集對象，運用于機械3D視覺領域，所述標定板的板體本身分有相機基準部、視圖拼接部和坐標定位部，通過上述的相機基準部、視圖拼接部和坐標定位部，以通過相機基準部解決相機拍攝需要X方向與Y方向高度垂直的相機校準問題、通過圖像拼接解決相機拍攝精度與視野成反比的問題、通過坐標定位部對相機的坐標系轉換解決圖像在實際產品圖像取點，然后引導設備實際在產品上執行的對應性問題。

技術領域

本申請涉及機械3D視覺技術領域，特別涉及為一種適用于激光3D視覺的三維標定板。

背景技術

現有的線激光掃描3D相機取像動作是需要通過運動進行直線式掃描動作才可以對掃描對象進行連續的圖像采集，進而形成三維點云圖像，該圖像采集的動作如附圖1所示，線激光掃描3D相機沿著Y方向進行精準的直線運動；

掃描出三維點云圖像之后，該圖像與被掃描對象的形狀有著高度一致性，所以可以直接對被掃描對象進行二次處理，如尺寸檢測、缺陷檢測、或者定位引導進行切割、打磨或噴涂；但上述線激光掃描3D相機在實現采集圖像的同時滿足項目需求的情況下，需要滿足以下條件：

1、相機拍攝的X方向因當與Y方向保持高度的垂直，如附圖1中X方向與Y方向的垂直關系；

2、相機通常在精度與視野兩種參數是成反比的，如圖1虛線，虛線擴散越廣，則相機拍攝的視野就大，但分辨率會相應降低，即視野越大精度就越低，那么在項目中遇到需要大視野并且高精度的需求情況下，就無法顧及周全；

3、相機掃描對象時，因為其內部構建有虛擬的3D坐標并將對象成像于該3D坐標中，但相機內置的虛擬坐標無法確定出相機本身在設備機械坐標上的位置，故而無法對上述對象進行設備引導動作；

通常上述條件在每個項目都會遇到，只是所產生的誤差是否能達到能接受的范圍而已。但這樣大大的限制了線激光掃描3D相機硬件的最大性能，而產生了大量的資源浪費。

發明內容

本申請旨在實現激光3D視覺硬件校準、圖像拼接、坐標系轉換的技術效果以解決相機拍攝需要X方向與Y方向高度垂直的校準問題、通過圖像拼接解決相機拍攝精度與視野成反比的問題、通過坐標系轉換解決定點操作拍攝的問題，提供一種適用于激光3D視覺的三維標定板。

本申請為解決技術問題采用如下技術手段：

本申請提出一種適用于激光3D視覺的三維標定板，為線激光掃描3D相機的圖像采集對象，所述標定板的板體本身分有相機基準部、視圖拼接部和坐標定位部，其中，

所述相機基準部位于標定板的板體一側，具有第一基準斜面塊、第二基準斜面塊和基準平面塊，所述第一基準斜面塊和第二基準斜面塊固定設于基準平面塊的兩側，所述第一基準斜面塊和第二基準斜面塊的斜面具有預設斜度但方向相反與所述基準平面塊的平面相互構成梯形形狀；

所述視圖拼接部，具有第一拼接槽位、第二拼接槽位和圓孔陣列，所述圓孔陣列貫穿排布于所述標定板的板體中間位置，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位分別設于圓孔陣列的兩側位置的標定板上，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預設斜度但方向相反，所述第一拼接槽位和第二拼接槽位通過第一拼接斜面和第二拼接斜面相交構成的三角凹槽設于標定板上；

所述坐標定位部包括若干個定位柱，所述定位柱的頂面上開設有小孔，所述若干個定位柱分別固定于標定板的各個角點位置。

進一步地，所述第一基準斜面塊和第二基準斜面塊的斜面斜度相等但方向相反與所述基準平面塊的平面相互構成等腰梯形形狀。

進一步地，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過第一拼接斜面和第二拼接斜面相交構成的等腰三角凹槽設于標定板上。