[发明专利]机器视觉中光学成像传感器安装方法

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器设备安装和量测领域。

背景技术

现有视觉理论和视觉技术中，所研究的光学成像传感器的坐标系是一种虚拟坐标系。因此，在光学成像传感器的安装中，由于无法随时监控光学坐标系，安装结果只能通过安装以后再标定的手段来进行检测；并且由于未知光学成像传感器的光学坐标系和所安装的机壳坐标系之间的关系，依靠机械加工来保证设计安装值也很困难，必然造成安装结果与设计安装值有所偏差。

目前，对光学成像传感器的安装方法，未见国内外文献的详细描述。大多数的国内研究者认为：光学成像传感器的安装思路是先粗安装，再精确标定，通过标定确定光学成像传感器的光学坐标系位置。这一方法的主要问题在于：粗安装的结果往往无法预计，有时成对的安装甚至形成1°以上的角度安装误差，无法满足光学系统设计指标。而在国外的参考文献上，只提供了光学成像传感器安装关系和标定的精度分析，至于安装保证手段并未提出明确的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种光学成像传感器的坐标引出技术，解决了机器视觉中光学成像传感器安装精度低的问题。

本发明的技术解决方案包括以下步骤：

第一步，将光学成像传感器装入固定外壳，然后在固定外壳上安装基准镜；

第二步，用光学成像传感器和近景摄影测量系统V-STARS同时拍摄标定板，建立光学成像传感器坐标系和近景摄影测量系统V-STARS坐标系的转换关系；

第三步，用两台经纬仪瞄准基准镜，测量推导并建立经纬仪坐标系与基准镜坐标系之间的坐标转换关系；

第四步，用经纬仪和近景摄影测量系统V-STARS同时测量标定板上的特定点，建立经纬仪坐标系和近景摄影测量系统V-STARS坐标系之间的坐标转换关系；

第五步，综合以上第二、三、四步，得到光学成像传感器和基准镜坐标系之间的转换关系；

第六步，以光学成像传感器坐标系和基准镜坐标系间的转换关系作为安装的基础，对应用对象进行安装。

所述的第一步又分以下四个步骤：

A、调节光学成像传感器的焦距、光圈、曝光时间各成像要素，确保目标拍摄区域的成像质量；

B、采用塑胶固封手段，使光学成像传感器成像要素中的光圈和焦距在整个安装过程中保持不变；

C、将光学成像传感器安置于精加工的固定外壳内，通过锁死机构保证光学成像传感器与固定外壳不产生相对运动；

D、在固定外壳的顶端，通过固定卡槽安装基准镜。

本发明的原理是：借助一整套测量设备，将视觉领域传统的标定思路用于光学成像传感器光学坐标系的引出。即通过基准镜、经纬仪测量系统以及用于近景摄影测量的V-STARS系统，将光学成像传感器光学坐标系引出到一个可测量的外部坐标系上来。

本发明的优点是：

(1)通过将无法实际测量的光学坐标系表示到实际的物理坐标系上，方便了测量和安装；

(2)保证按照设计要求进行安装光学成像传感器，提高了光学成像传感器安装精度。

附图说明

图1为本发明中的光学成像传感器和其固定外壳结构图；

图2为本发明的中基准镜引出光学成像传感器坐标系的原理示意图；

图3为本发明中的光学成像传感器成对安装关系的前视图；

图4为本发明中的光学成像传感器成对安装关系的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图说明该方法的基本原理，并将本发明应用于光学成像传感器的成对安装。

如附图1、2、所示，1为基准镜，2为光学成像传感器，3为固定外壳，4为贴有强反光标识的标定板；如附图3、4所示，5为表示支架坐标系的基准镜，6为相机支架，7为左光学成像传感器，8为安装在左光学成像传感器上的左基准镜，9为右光学成像传感器，10为安装在右光学成像传感器上的右基准镜。其中，基准镜1、8、10均为带有十字刻线的高精度基准镜。实现本发明的安装方法还需要利用经纬仪测量系统和V-STARS测量系统，V-STARS是一套美国GSI公司生产的近景摄影测量系统，用于完成标识点空间三维坐标的测量。

具体步骤为：