[发明专利]一种相机高精度校准标定板及实现校准的方法

摘要

本发明公开了一种多线阵相机检测系统的相机高精度校准标定板及实现校准的方法。所述标定板为白色背景，表面图案分两层，上层是等间距排布的相同黑条纹区域，下层是等间距排布的相同等腰三角形区域。线阵相机组校准实现方法是，首先依次将每个相机对黑条纹区域成像，相机绕Z轴旋转，使相机图像内黑条纹数量最多，实现相机扫描线与区域Y方向平行。其次调整相机绕X轴旋转，使图像中黑条纹间距相等，实现相机轴线与标定板平面垂直。然后，依次使相邻两个相机同时对等腰三角形区域成像，调整第二个相机沿X轴方向平动，使图像中黑色条纹间距相等，实现两个相机扫描线共线。依次调整第三个相机与第二个相机图像中的黑色条纹间距相等，直至所有相机。

主权项

1.一种采用标定板实现多线阵相机检测系统的相机高精度校准方法，所述标定板为多线阵相机检测系统的相机高精度校准标定板，所述标定板包括板体(1)，该板体(1)表面为平面，板体(1)表面为白色背景，平面上图案沿X方向分为两层，上层是由等间距排布的黑条纹组成的黑条纹区域(2)，下层是由等间距排布的等腰三角形组成的三角形区域(3)，且板体(1)长度大于线阵相机组(4)检测范围宽度，所述的黑条纹区域(2)中的黑条纹形状大小完全相同，每条条纹宽度为a毫米，高度为b毫米，黑条纹数量根据每个相机成像视场内有n个完整的黑条纹和线阵相机组(4)中相机数量确定，其中n≥20；条纹宽a、条纹高b、单个相机视场内条纹数量n和相机扫描线与黑条纹区域(2)Y方向的夹角α关系为h×tanα＝(2n‑1)×a，所述的三角形区域(3)中的等腰三角形形状大小完全相同，每个等腰三角形顶角θ在90°～120°范围内，三角形数量根据每个相机成像视场内有不少于4个完整的三角形和线阵相机组(4)中相机数量确定；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将板体(1)与检测平面(6)重合，且在校准过程中板体(1)只能沿X平动，线阵相机组(4)安装于支架(5)上，各线阵相机以支架(5)为基准沿X、Y、Z对齐，且每个相机可沿X平移、Y平移、绕Z旋转、绕X旋转微调，沿Z平移、绕Y旋转，根据成像光路要求固定；步骤二、实现单个相机对应的相机扫描线与黑条纹区域(2)Y方向平行校准，依次将线阵相机组(4)内每个相机对黑条纹区域(2)成像，假设当相机扫描线与Y轴夹角α小于等于1°时，认为相机扫描线与Y轴方向达到平行，调节相机绕Z轴旋转，观察相机视场内黑条纹数目为n时，实现相机扫描线与黑条纹区域(2)Y轴方向平行；步骤三、实现单个相机轴线与板体平面垂直校准，对每个相机获取的图像处理，根据图像中黑色条纹间距调整相机X轴旋转角β，相机绕X轴旋转，依次计算相邻黑条纹间距，比较相邻条纹间间距大小，相机向条纹间距大的一侧旋转调整，当任意相邻黑条纹间距相等时，认为相机轴线与板体(1)平面实现垂直；步骤四、实现多个相机对应扫描线共线校准，将板体(1)沿X轴正向平移，使线阵相机组(4)中第一个相机(4‑1)和第二个相机(4‑2)同时对三角形区域(3)成像，分别处理对应图像，得到两组相邻黑色条纹间距L1.1，L1.2，L1.3…L1.n和L2.1，L2.2，L2.3…L2.n，对两组数据求均值L1、L2，比较L1和L2大小关系，调整第二个相机(4‑2)沿X轴方向平动，使其对应图像中黑色条纹间距L2等于第一个相机(4‑1)对应图像中的黑色条纹间距L1，实现两个相机扫描线共线，依次调整第三个相机(4‑3)对应图像中黑色条纹间距使其等于前一个相机对应图像中的黑色条纹间距，直至所有相机，则实现线阵相机组(4)内所有相机扫描线共线。