用于激光平面空間方程快速標(biāo)定的輔助標(biāo)靶屏幕裝置屬于直線激光器所投射的光平面空間姿態(tài)方程標(biāo)定用運(yùn)算輔助裝置領(lǐng)域，其包括橫斷面均為正方形的頂層四棱柱、中層四棱柱和底層四棱柱，其三者的正方形橫斷面均完全相同，底層四棱柱、中層四棱柱和頂層四棱柱均為水平放置，且其三者的后端面均共面；頂層四棱柱層疊于中層四棱柱的上方，中層四棱柱層疊于底層四棱柱的上方；底層四棱柱的棱柱水平長(zhǎng)度大于中層四棱柱的棱柱水平長(zhǎng)度，且中層四棱柱的棱柱水平長(zhǎng)度大于頂層四棱柱的棱柱水平長(zhǎng)度。本實(shí)用新型極大程度地降低了機(jī)器視覺(jué)算法的相關(guān)數(shù)據(jù)量和運(yùn)算量，進(jìn)而使其在檢測(cè)精度和運(yùn)算效率兩個(gè)方面均獲得顯著提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于直線激光器所投射的光平面空間姿態(tài)方程標(biāo)定用運(yùn)算輔助裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光平面空間方程快速標(biāo)定的輔助標(biāo)靶屏幕裝置。

背景技術(shù)

視覺(jué)測(cè)量技術(shù)能很好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)工件外形尺寸檢測(cè)所提出的新標(biāo)準(zhǔn)和要求，是一種兼?zhèn)渚群托实姆墙佑|式外形檢測(cè)手段。視覺(jué)測(cè)量方法的基本思想是：用空間姿態(tài)已知的激光平面投射在被檢測(cè)物體上，生成直線投影光條，并用相機(jī)對(duì)激光平面在物體外形輪廓上的投影拍照，通過(guò)檢測(cè)特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)，根據(jù)已知相機(jī)內(nèi)部參數(shù)和激光平面方程獲得特征點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)，進(jìn)而獲得物體表面輪廓的三維信息。在使激光平面的空間姿態(tài)成為已知量的過(guò)程中，如何才能通過(guò)角點(diǎn)坐標(biāo)檢測(cè)、亞像素提取建模、鏡頭畸變參數(shù)標(biāo)定等過(guò)程，使激光器在真實(shí)物理世界中所投射出的激光平面在相機(jī)的虛擬空間坐標(biāo)系下映射成為已知的數(shù)學(xué)空間方程，始終是視覺(jué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

目前，用于求解和確定單一的線結(jié)構(gòu)激光平面空間姿態(tài)方程的方法已趨于成熟，其方法多樣，它們的共性都是通過(guò)標(biāo)定獲得的相機(jī)內(nèi)部參數(shù)和靶標(biāo)三維信息，求解激光光條上的多個(gè)離散特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)(x、y、z)以作為擬合光平面的離散特征點(diǎn)，利用多個(gè)非共線的離散特征點(diǎn)可求出任意一個(gè)激光光平面的空間方程。

比如，在專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310352766.1的《多線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器的快速標(biāo)定方法》一文中，就在其公式(12)的求解方式中包含了所需的一組離散特征點(diǎn)空間坐標(biāo)(x，y，z)的獲取方法。

借助上述已知的離散特征點(diǎn)空間坐標(biāo)(x，y，z)的獲取方法，我們均可以通過(guò)獲得一組已知的離散特征點(diǎn)空間坐標(biāo)來(lái)擬合求解出一個(gè)近似通過(guò)這些離散點(diǎn)的空間平面方程，由此在建立好的相機(jī)虛擬坐標(biāo)系下，獲得一個(gè)激光平面空間姿態(tài)方程，將真實(shí)物理世界中的激光器投射平面，移植到虛擬的相機(jī)坐標(biāo)系下。如圖1和圖2所示，通過(guò)壓像素邊緣檢測(cè)算法和角點(diǎn)識(shí)別提取算法，可從棋盤格標(biāo)定板5的不同姿態(tài)下分別獲得多組對(duì)應(yīng)姿態(tài)下的離散特征點(diǎn)，其中棋盤格標(biāo)定板在第一個(gè)空間姿態(tài)下，可提取到空間線段a1-a2的兩個(gè)端點(diǎn)并確定該線段所在的直線空間方程，按照同樣方式，還可分別確定棋盤格標(biāo)定板在第二個(gè)空間姿態(tài)下所對(duì)應(yīng)的線段b1-b2的空間方程以及棋盤格標(biāo)定板在第二個(gè)空間姿態(tài)下所對(duì)應(yīng)的線段c1-c2的空間方程。此后，通過(guò)線段a1-a2的空間方程和線段b1-b2的空間方程可以確定一個(gè)直線激光器1的投影光平面1-1的空間方程；同理，通過(guò)線段b1-b2的空間方程和線段c1-c2的空間方程和可以確定一個(gè)另外一個(gè)獨(dú)立的直線激光器1的投影光平面1-1的空間方程，通過(guò)將上述兩個(gè)投影光平面1-1的空間方程相互擬合，可以求出一個(gè)最為接近真實(shí)情況的投影光平面1-1的虛擬的激光平面空間姿態(tài)方程，重復(fù)上述過(guò)程，從而可以進(jìn)一步獲得更多新的虛擬的激光平面空間姿態(tài)方程。通過(guò)該已知方法，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)：將真實(shí)物理世界中由多線激光器所投射出的多個(gè)激光平面均在相機(jī)的虛擬空間坐標(biāo)系下粗略拼合映射成為已知數(shù)學(xué)空間方程的標(biāo)定，并用于后續(xù)的相機(jī)鏡頭畸變參數(shù)標(biāo)定和對(duì)工件輪廓線位置的視覺(jué)檢測(cè)過(guò)程。