專利名稱：具有激光器的多自由度立體視覺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，特別涉及一種用于對空間目標物體位置和姿態(tài)確定的機器人立體視覺檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，機器人立體視覺裝置，尤其是雙目立體視覺裝置已經(jīng)開發(fā)出了多種形式，并得到了廣泛的應(yīng)用。
這些視覺裝置通常包括攝像機和傳感器、圖像處理包括圖像預處理和特征提取、特征匹配、三維尺寸計算和深度信息內(nèi)插。其中，特征匹配是視覺算法中最為復雜的一個環(huán)節(jié)。
在本實用新型發(fā)明之前，特征匹配主要是采用圖像匹配，即根據(jù)已知的圖像模式(實時圖)，然后在另一幅圖像(參考圖)中尋找相應(yīng)或相近模式的過程?；谔卣鞯钠ヅ浞椒?，由于利用空間位置相對不變的景象特征如邊緣、角點等進行匹配，因此在一定程度上可以克服因?qū)崟r圖與參考圖的差異所帶來的誤匹配現(xiàn)象。但是，采用現(xiàn)在已有的方法來進行特征提取和準確定位是很困難的，這是由于實際圖像表面的復雜性和噪聲的影響，在進行圖像匹配時，就會出現(xiàn)目標特征模糊，而且極易造成特征誤匹配的現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象一直無法予以較好解決，使得基于特征的匹配方法在實際應(yīng)用中存在著局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計、研制一種基于特征的匹配方法的具有激光器的多自由度立體視覺裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是具有激光器的多自由度立體視覺裝置，包括箱體及安裝在其上的電機及輸出軸，連接在輸出軸上的攝像機，其主要技術(shù)特征在于激光器連接在輸出軸上，電機驅(qū)動花鍵輪、花鍵套、蝸桿軸軸端的外花鍵，擺動自由度的傳動軸與仰俯自由度箱體連接，仰俯自由度傳動軸與轉(zhuǎn)動自由度箱體連接，轉(zhuǎn)動自由度傳動軸即為輸出軸，激光器的點線與攝像機的光軸平行。
其進一步的技術(shù)方案是攝像機與輸出軸之間設(shè)置調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在支撐板上，包括輸出軸鎖緊螺母、攝像機鎖緊螺母、攝像機螺栓，攝像機經(jīng)攝像機螺栓與支撐板連接，攝像機鎖緊螺母固定二者，支撐板與輸出軸螺紋連接，輸出軸鎖緊螺母固定二者。
又進一步的技術(shù)方案是環(huán)形支架與激光器之間設(shè)置調(diào)整機構(gòu)，環(huán)形支架上開有環(huán)形槽，調(diào)整機構(gòu)的T形螺栓可在環(huán)形槽內(nèi)滑動，環(huán)形槽鎖緊螺母將T形螺栓緊固在環(huán)形支架上，盤狀螺栓可在T形螺栓內(nèi)轉(zhuǎn)動，盤狀鎖緊螺母可將二者固定，固定螺栓可在盤狀螺栓內(nèi)轉(zhuǎn)動，鎖緊螺母可將二者固定，固定螺栓連接激光器。
本實用新型的優(yōu)點和效果在于解決了基于特征匹配方法應(yīng)用中所存在的實際圖像表面復雜性和噪聲所帶來的特征提取和準確定位的困難，目標特征模糊和易造成特征誤匹配的難題，能夠快速、實時、準確地完成特征匹配，是視覺檢測技術(shù)的革新。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡潔，易于操作。


圖1——本實用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2——本實用新型結(jié)構(gòu)主視圖。
圖3——本實用新型結(jié)構(gòu)左視圖。
圖4——圖2、3中的擺動自由度結(jié)構(gòu)主視圖。
圖5——圖4的左視圖。
圖6——圖2、3中攝像機調(diào)節(jié)機構(gòu)圖。
圖7——圖2、3中激光器調(diào)整機構(gòu)圖。
具體實施方式
圖1中表示的是攝像機2，有兩臺，又稱雙目，激光器1也有多個，激光器1是小型激光器；攝像機2與激光器1安裝在四自由度機械本體3上，構(gòu)成多個激光器1多自由度立體視覺裝置，可以使攝像機2、激光器1實現(xiàn)四個自由度的運動；激光器1的點線與攝像機2的光軸平行。
由于多激光器多自由度立體視覺裝置四個自由度運動實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式是一樣的，在此以擺動自由度運動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)說明多激光器多自由度立體視覺裝置的具體實施過程。
如圖1、2、3、4、5、6、7所示，電機5一端連接編碼器4，電機5通過花鍵輪12、花鍵套6、蝸桿軸8軸端的外花鍵13連接，實現(xiàn)卸荷傳動，達到電機5只傳遞力矩，消除電機5徑向載荷，這樣可提高傳動靈活性，延長電機5的使用壽命；蝸桿軸軸承7支承在箱體11上，電機5也連接在箱體11上，箱體11安裝在支承板14上，而蝸輪9則通過鍵15驅(qū)動擺動自由度傳動軸10轉(zhuǎn)動，而擺動自由度傳動軸10通過擺動自由度傳動軸軸承16支承在箱體11上，蝸輪9與擺動自由度傳動軸軸承16之間設(shè)置隔套17，使蝸輪9與擺動自由度傳動軸軸承16有正確的位置關(guān)系；攝像機2、激光器1安裝在四自由度機械本體3上端的輸出軸18上；攝像機2與輸出軸18之間設(shè)置調(diào)節(jié)機構(gòu)19(見圖3)，它具體包括輸出軸鎖緊螺母21、攝像機螺栓23、攝像機鎖緊螺母22構(gòu)成(見圖6)，調(diào)節(jié)機構(gòu)19安裝在支承板20上，輸出軸18與支承板20用螺紋連接，輸出軸鎖緊螺母21鎖緊輸出軸18與支承板20的連接，攝像機鎖緊螺母22將攝像機螺栓23與支承板20鎖緊，攝像機鎖緊螺栓23連接攝像機2；激光器1與環(huán)形支架25之間設(shè)置調(diào)整機構(gòu)24(見圖3)，具體包括T型螺栓27、環(huán)形槽鎖緊螺母28、盤狀螺栓29、盤狀鎖緊螺母30、固定螺栓31、鎖緊螺母32；環(huán)形支架25與支承板20剛性連接，環(huán)形支架25的中心線與攝像機2的光軸平行或同軸，環(huán)形支架25上開有環(huán)形槽26，T形螺栓27設(shè)置在環(huán)形槽26內(nèi)，且可在該槽內(nèi)滑動，而環(huán)形槽鎖緊螺母28可將其固定在環(huán)形支架25上，盤狀螺栓29可在T形螺栓27內(nèi)轉(zhuǎn)動，而盤狀鎖緊螺母30可將其固定，固定螺栓31可在盤狀螺栓29內(nèi)轉(zhuǎn)動，而鎖緊螺母32可將其固定，固定螺栓31連接激光器1。
操作時，擺動自由度的運動實現(xiàn)，由電機5通過花鍵輪12、花鍵套6、蝸桿軸8軸端的外花鍵13、蝸桿軸8、蝸輪9使擺動自由度傳動軸傳動，擺動自由度傳動軸10帶動仰俯自由度機構(gòu)和轉(zhuǎn)動自由度機構(gòu)，實現(xiàn)輸出軸18的運動，從而實現(xiàn)激光器1、攝像機2擺動；仰俯自由度運動實現(xiàn)由相應(yīng)的電機帶動轉(zhuǎn)動自由度機構(gòu)，實現(xiàn)輸出軸18的運動，從而實現(xiàn)激光器1、攝像機2仰俯；轉(zhuǎn)動自由度運動實現(xiàn)也由相應(yīng)的電機帶動，實現(xiàn)輸出軸18的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)激光器1、攝像機2轉(zhuǎn)動。操作時，四個自由度的電機可同時運動，從而實現(xiàn)激光器1、攝像機2自由擺動、仰俯和轉(zhuǎn)動合成的復合運動。
在運動過程中，電機5通過花鍵輪12、花鍵套6、蝸桿軸8軸端的外花鍵13實現(xiàn)卸荷；編碼器4讀出電機5的電機軸轉(zhuǎn)動的角度，從而可以知道激光器1和攝像機2相對于空間的位置和姿態(tài)，為空間目標物體位置和姿態(tài)的計算提供必要的參數(shù)；攝像機2通過調(diào)節(jié)機構(gòu)19可以保證多臺攝像機2的光軸始終處于同一平面內(nèi)；激光器1通過環(huán)形支架25及其上的環(huán)形槽26、調(diào)整機構(gòu)24使得激光器1的點線與攝像機2的光軸平行；激光器1在環(huán)形支架25及環(huán)形槽26內(nèi)可沿圓周均勻或非均勻布置，也可沿非圓周均勻或非均勻布置。
權(quán)利要求1.具有激光器的多自由度立體視覺裝置，包括箱體及安裝在其上的電機及輸出軸，連接在輸出軸上的攝像機，其特征在于激光器連接在輸出軸上，電機驅(qū)動花鍵輪、花鍵套、蝸桿軸軸端的外花鍵，擺動自由度的傳動軸與仰俯自由度箱體連接，仰俯自由度傳動軸與轉(zhuǎn)動自由度箱體連接，轉(zhuǎn)動自由度傳動軸即為輸出軸，激光器的點線與攝像機的光軸平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于攝像機與輸出軸之間設(shè)置調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在支撐板上，包括輸出軸鎖緊螺母、攝像機鎖緊螺母、攝像機螺栓，攝像機經(jīng)攝像機螺栓與支撐板連接，攝像機鎖緊螺母固定二者，支撐板與輸出軸螺紋連接，輸出軸鎖緊螺母固定二者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于激光器設(shè)置在環(huán)形支架上，環(huán)形支架與支撐板剛性連接，環(huán)形支架的中心線與攝像機的光軸平行或同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于環(huán)形支架與激光器之間設(shè)置調(diào)整機構(gòu)，環(huán)形支架上開有環(huán)形槽，調(diào)整機構(gòu)的T形螺栓可在環(huán)形槽內(nèi)滑動，環(huán)形槽鎖緊螺母將T形螺栓緊固在環(huán)形支架上，盤狀螺栓可在T形螺栓內(nèi)轉(zhuǎn)動，盤狀鎖緊螺母可將二者固定，固定螺栓可在盤狀螺栓內(nèi)轉(zhuǎn)動，鎖緊螺母可將二者固定，固定螺栓連接激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于蝸輪與傳動軸之間設(shè)置隔套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于電機一端連接編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于激光器在環(huán)形支架的環(huán)形槽內(nèi)沿圓周均勻或非均勻布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有激光器的多自由度立體視覺裝置，其特征在于激光器在環(huán)形支架的環(huán)形槽內(nèi)沿非圓周均勻或非均勻布置。
專利摘要本實用新型涉及一種機器人技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)空間目標物體位置和姿態(tài)確定的具有激光器的多自由度立體視覺裝置。采用基于特征匹配的方法，在輸出軸上連接攝像機、激光器，擺動自由度的傳動軸與仰俯自由度箱體連接，仰俯自由度傳動軸與轉(zhuǎn)動自由度箱體連接，轉(zhuǎn)動自由度傳動軸即為輸出軸調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)保證多臺攝像機光軸在同一平面，調(diào)整結(jié)構(gòu)保證激光器的點線與攝像機的光軸平行。解決了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的實際圖像表面復雜性和噪聲所帶來的特征提取和準確定位的困難，以及目標特征模糊和易造成特征誤匹配的難題。能夠快速、實時、準確地完成特征匹配，是視覺檢測技術(shù)的革新。本實用新型結(jié)構(gòu)簡潔，易于操作。
文檔編號G02B27/22GK2741066SQ20042007808
公開日2005年11月16日 申請日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者朱興龍, 周驥平, 孔繁群 申請人:朱興龍, 周驥平, 孔繁群