激光測距校正方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光測距校正方法及系統(tǒng)，涉及激光測距技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：獲取實際測距參數(shù)；采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。本發(fā)明在進行測距時，不再采用理論測距參數(shù)，而采用實際測距參數(shù)，降低了激光三角測距傳感器的安裝精度，并且提高了測距精度。
【專利說明】
激光測距校正方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光測距技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光測距校正方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光三角測距傳感器越來越多的應(yīng)用于工業(yè)自動化設(shè)備、家庭服務(wù)移動機器人上，對于線激光三角測距傳感器或點激光三角測距傳感器而言，主要是對以下參數(shù)的精度要求高:1、激光和接收圖像傳感器的中心距;2激光和圖像傳感器X軸或y軸的平行度;3、激光和圖像傳感器z軸(垂直于圖像傳感器)的夾角；4、圖像傳感器的畸變系數(shù);5、鏡頭的焦距。這些參數(shù)的要求使得激光三角測距傳感器對生產(chǎn)的精度要求很高。
[0003]但由于實際生產(chǎn)環(huán)境通常無法達到上述的精度要求，使得激光三角測距傳感器的準確度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種激光測距校正方法及系統(tǒng)。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種激光測距校正方法，所述方法包括:
[0006]獲取實際測距參數(shù)；
[0007]采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；
[0008]基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。
[0009]可選地，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的距離X’。
[0010]可選地，基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離，
[0011 ] Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0012]其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小。
[0013]可選地，所述獲取實際測距參數(shù)之前，所述方法還包括:
[0014]對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)。
[0015]可選地，所述對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，進一步包括:
[0016]在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值；
[0017]判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。
[0018]依據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種激光測距校正系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0019]參數(shù)獲取單元，用于獲取實際測距參數(shù)；
[0020]位置采集單元，用于采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；
[0021]距離確定單元，用于基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。
[0022]可選地，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。
[0023]可選地，所述距離確定單元基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離，
[0024]Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0025]其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小。
[0026]可選地，所述系統(tǒng)還包括:
[0027]參數(shù)確定單元，用于對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)。
[0028]可選地，所述參數(shù)確定單元，進一步用于在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值;判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。
[0029]本發(fā)明在進行測距時，不再采用理論測距參數(shù)，而采用實際測距參數(shù)，降低了激光三角測距傳感器的安裝精度，并且提高了測距精度。
【附圖說明】
[0030]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0031 ]圖1是線激光三角測距傳感器的測距原理圖；
[0032]圖2是本發(fā)明一種實施方式的激光測距校正方法的流程圖；
[0033]圖3是本發(fā)明另一種實施方式的激光測距校正方法的流程圖；
[0034]圖4是3次不同距離測量的示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明一種實施方式的激光測距校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037]可理解的是，激光三角測距傳感器可以為線激光三角測距傳感器，也可以為點激光三角測距傳感器，還可以為其他類似的測距傳感器，本實施方式對此不加以限制。
[0038]下面以線激光三角測距傳感器為例來說明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明的保護范圍。參照圖1，線激光器LD發(fā)出一束線激光打在被測物體上反射回來，經(jīng)過鏡頭成像于CCD或CMOS傳感器上，其中，b為激光和鏡頭光軸中心點的距離;f為鏡頭的焦距;X為光斑點到鏡頭中心點的距離。
[0039]在理想狀態(tài)下，安裝達到設(shè)計精度的要求時，由幾何關(guān)系三角形相似得到被測距離Z，計算公式為Z = bf/x。
[0040]在實際生產(chǎn)過程中，由于安裝精度要求較高，按上述公式計算出的距離往往與實際有較大偏差，也就是說，相同型號的線激光三角測距傳感器中，b、f及X這三個參數(shù)通常也設(shè)置為相同，但由于這三個參數(shù)為理論值，只有在安裝過程中，不出現(xiàn)失誤，由上述計算公式所得到的被測距離Z才準確，但是，通常情況下，激光和鏡頭光軸的中心距離b會有偏差，鏡頭的焦距f會有偏差，激光和鏡頭的光軸由于安裝誤差，也會跟設(shè)計的角度有偏差，導(dǎo)致鏡頭中心點的位置X’有偏差。
[0041 ]舉例說明:假設(shè)CXD或CMOS傳感器的X軸有720個像素點，那么理論上鏡頭中心點的位置X’是第360個像素點，但由于安裝角度的偏差，例如本來設(shè)計是激光束和光軸平行，但實際裝配時，激光束和光軸成一特定角度，比如5度，對于激光束來說，中心點X，可能變成第370個像素點或第350個像素點。
[0042]針對以上情況，圖2是本發(fā)明一種實施方式的激光測距校正方法的流程圖；參照圖2，所述方法包括:
[0043]S201:獲取實際測距參數(shù)；
[0044]需要說明的是，本實施方式的方法的執(zhí)行主體為激光三角測距傳感器，當然，其可為線激光三角測距傳感器，也可以為點激光三角測距傳感器，還可以為其他類似的測距傳感器，本實施方式對此不加以限制。
[0045]可理解的是，所述測距參數(shù)即為激光測距過程中所涉及的參數(shù)，所述實際測距參數(shù)可理解為激光測距過程中所涉及的參數(shù)的實際值，而非理論值。
[0046]在具體實現(xiàn)中，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。
[0047]S202:采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；
[0048]S203:基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。
[0049]應(yīng)理解的是，所述與所述待測對象的距離，即為所述激光三角測距傳感器與所述待測對象之間的距離。
[0050]在具體實現(xiàn)中，基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離，
[0051 ] Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0052]其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小(屬于已知值，假設(shè)一個1/3寸的cmos傳感器，則Y軸的長度是3.6毫米，Y軸總共720像素，則每個像素的物理尺寸大小是5um。)。
[0053]本實施方式在進行測距時，不再采用理論測距參數(shù)，而采用實際測距參數(shù)，降低了激光三角測距傳感器的安裝精度，并且提高了測距精度。
[0054]圖3是本發(fā)明另一種實施方式的激光測距校正方法的流程圖；參照圖3，所述方法包括:
[0055]S300:對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)；
[0056]在具體實現(xiàn)中，為便于確定所述實際測距參數(shù)，本實施方式中，步驟S300包括以下步驟 S3001 ?S3002:
[0057]S3001:在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值；
[0058]S3002:判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。
[0059]假設(shè)預(yù)設(shè)次數(shù)為3時，參照圖4，可將激光三角測距傳感器垂直于一面墻放置，分別在三個不同的距離，標記為z0，zl，z2;
[0000]在這三個位置，分別讀出光斑在cmos傳感器的中心點位置，記為centerO，centerI，center2；
[0061 ]將上述距離及中心點位置分別帶入下式中，
[0062]Z= (b，*f，)/( (center-χ，)*S)
[0063]由于S為已知值，三個公式計算三個未知值，即可聯(lián)立計算出激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。
[0064]當然，在預(yù)設(shè)次數(shù)大于3時，還可采用擬合的方式來計算所述激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。
[0065]S301:獲取實際測距參數(shù)；
[0066]在具體實現(xiàn)中，步驟S300在確定所述實際測距參數(shù)后，可對所述實際測距參數(shù)進行存儲，相應(yīng)地，所述獲取實際測距參數(shù)可理解為讀取被存儲的實際測距參數(shù)。
[0067]需要說明的是，本實施方式的方法的執(zhí)行主體同樣為激光三角測距傳感器，當然，其可為線激光三角測距傳感器，也可以為點激光三角測距傳感器，還可以為其他類似的測距傳感器，本實施方式對此不加以限制。
[0068]S302:采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；
[0069]S303:基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。
[0070]對于方法實施方式，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明實施方式并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明實施方式，某些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實施方式均屬于優(yōu)選實施方式，所涉及的動作并不一定是本發(fā)明實施方式所必須的。
[0071]圖5是本發(fā)明一種實施方式的激光測距校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；參照圖5，所述系統(tǒng)包括:
[0072]參數(shù)獲取單元501，用于獲取實際測距參數(shù)；
[0073]位置采集單元502，用于采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值；
[0074]距離確定單元503，用于基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。
[0075]在本發(fā)明一種可選實施方式中，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。
[0076]在本發(fā)明一種可選實施方式中，所述距離確定單元基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離，
[0077]Z = (b，*f，)/((center-χ，)*S)，
[0078]其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小。
[0079]在本發(fā)明一種可選實施方式中，所述系統(tǒng)還包括:
[0080]參數(shù)確定單元，用于對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)。
[0081]在本發(fā)明一種可選實施方式中，所述參數(shù)確定單元，進一步用于在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值;判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。
[0082]對于系統(tǒng)實施方式而言，由于其與方法實施方式基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施方式的部分說明即可。
[0083]應(yīng)當注意的是，在本發(fā)明的系統(tǒng)的各個部件中，根據(jù)其要實現(xiàn)的功能而對其中的部件進行了邏輯劃分，但是，本發(fā)明不受限于此，可以根據(jù)需要對各個部件進行重新劃分或者組合。
[0084]本發(fā)明的各個部件實施方式可以以硬件實現(xiàn)，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟件模塊實現(xiàn)，或者以它們的組合實現(xiàn)。本系統(tǒng)中，PC通過實現(xiàn)因特網(wǎng)對設(shè)備或者裝置遠程控制，精準的控制設(shè)備或者裝置每個操作的步驟。本發(fā)明還可以實現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產(chǎn)品)。這樣實現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲在計算機可讀介質(zhì)上，并且程序產(chǎn)生的文件或文檔具有可統(tǒng)計性，產(chǎn)生數(shù)據(jù)報告等。應(yīng)該注意的是上述實施方式對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施方式。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干系統(tǒng)的單元權(quán)利要求中，這些系統(tǒng)中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。
[0085]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項】
1.一種激光測距校正方法，其特征在于，所述方法包括: 獲取實際測距參數(shù)； 采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值； 基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的距離X’。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離， Z= (b，*f，)/((center-x，)*S)， 其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小。4.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的方法，其特征在于，所述獲取實際測距參數(shù)之前，所述方法還包括: 對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，進一步包括: 在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值； 判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。6.一種激光測距校正系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 參數(shù)獲取單元，用于獲取實際測距參數(shù)； 位置采集單元，用于采集激光經(jīng)待測對象反射后光斑中心點的第一位置值； 距離確定單元，用于基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)確定與所述待測對象的距離。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述實際測距參數(shù)包括:激光和鏡頭光軸中心點的實際距離b’、鏡頭的實際焦距f’、以及光斑點到鏡頭中心點的實際距離X’。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述距離確定單元基于所述第一位置值及實際測距參數(shù)通過下式確定與所述待測對象的距離， Z= (b，*f，)/((center-x，)*S)， 其中，Z為與所述待測對象的距離;center為光斑中心點的第一位置值;S為像素的物理尺寸大小。9.如權(quán)利要求6?8中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 參數(shù)確定單元，用于對預(yù)設(shè)對象進行預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，以確定所述實際測距參數(shù)，所述預(yù)設(shè)次數(shù)為不小于3的整數(shù)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)確定單元，進一步用于在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距，采集測距時對應(yīng)光斑中心點的第二位置值;判斷是否進行了預(yù)設(shè)次數(shù)的測距，若否，則對所述預(yù)設(shè)距離進行調(diào)整，并返回所述在與預(yù)設(shè)對象相距預(yù)設(shè)距離時進行測距的步驟，若是，則根據(jù)所述光斑中心點的第二位置值及對應(yīng)的預(yù)設(shè)距離確定所述實際測距參數(shù)。
【文檔編號】G01C25/00GK106092146SQ201610770453
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月30日
【發(fā)明人】江斌
【申請人】寧波菜鳥智能科技有限公司