一種光軸垂直度調(diào)整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及視覺測量技術(shù)，尤其設(shè)及一種光軸垂直度調(diào)整裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用光學(xué)鏡頭攝像機采集圖像時，如果鏡頭光軸和被拍攝目標(biāo)沒有垂直，目標(biāo)物 體的成像會產(chǎn)生幾何變形，導(dǎo)致圖像與物體之間失去對應(yīng)的位置與形狀關(guān)系，使像對物產(chǎn) 生失真，直接影響成像測量的準(zhǔn)確度。尤其在高精度、小目標(biāo)、長距離的二維成像測量中，系 統(tǒng)光軸與被測物平面的不垂直會引起測量結(jié)果的誤差，微小的偏角所引起的誤差都是不容 忽視的。
[0003] 目前常用的光軸垂直度誤差校正方法有：（1)制造精密的工作臺結(jié)構(gòu)，使得相機 安裝后能保持較高的垂直度。但是由于加工精密的工作臺結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)笨重，而且成本 較高。（2)拍攝標(biāo)定板，如棋盤格，對比成像結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果的形狀或位置誤差，計算相機 與棋盤格的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)，再利用標(biāo)定板的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)對其他拍攝目標(biāo)進行透視崎變校 正。由于每次成像都要用旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)校正，需要插值重建新圖像，會增加圖像處理的時間 成本，另外由于旋轉(zhuǎn)矩陣的運算，會導(dǎo)致數(shù)值計算的不穩(wěn)定，降低校正精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種光軸垂直度調(diào) 整裝置及其調(diào)整方法。解決了攝像機光軸與被測物平面的不垂直，而引起測量結(jié)果誤差大 的技術(shù)問題。
[0005] 本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] 一種光軸垂直度調(diào)整裝置，包括圖像處理系統(tǒng)4、固定在電動角位臺1上的圖像采 集模塊2、設(shè)置在圖像采集模塊2下方的工作臺；
[0007] 所述電動角位臺1和圖像采集模塊2分別連接圖像處理系統(tǒng)4 ;圖像處理系統(tǒng)4對 圖像采集模塊2采集的圖像進行處理，并控制電動角位臺1的移動角度。
[0008] 所述圖像處理系統(tǒng)4包括依次連接的濾波模塊、二值化模塊、徑向崎變校正模塊、 邊緣提取模塊和形屯、擬合模塊；所述濾波模塊是去除圖像噪聲；所述二值化模塊對圖像進 行二值化處理；所述徑向崎變校正模塊對是校正攝像機的鏡頭固有的徑向崎變；所述邊緣 提取模塊對圖像上圓孔的邊緣坐標(biāo)進行提?。凰鲂瓮?、擬合模塊對邊緣點的坐標(biāo)進行圓形 擬合，得到圓屯、的坐標(biāo)，并根據(jù)圓屯、坐標(biāo)計算攝像機的光軸垂直度。
[0009] 所述圖像采集模塊2為攝像機。
[0010] 所述工作臺的上表面設(shè)置有圓孔標(biāo)祀3,所述圓孔標(biāo)祀3由四組呈X狀布置、且直 徑相同的圓孔構(gòu)成的陳列。
[0011] 光軸垂直度調(diào)整方法如下：將圓孔標(biāo)祀3置于工作臺上，由圖像采集模塊2獲取圓 孔標(biāo)祀3上由四個圓點連線構(gòu)成的矩形的圖像，經(jīng)過濾波模塊、二值化模塊預(yù)處理后得到 二值圖像，再經(jīng)過徑向崎變校正模塊、邊緣提取模塊和形屯、擬合模塊處理，得到所述矩形的 各圓孔的中屯、坐標(biāo)，最后由圓屯、坐標(biāo)計算攝像機光軸相對于該矩形的垂直度，并給出電動 角位臺1調(diào)整的角度。
[0012] 攝像機光軸相對于該矩形的垂直度的具體調(diào)整步驟如下：
[0013] 步驟A:將圓孔標(biāo)祀3緊密貼合在工作臺上，調(diào)整圓孔標(biāo)祀3在工作臺上的位置， 初步使圓孔標(biāo)祀3上至少有四個對稱分布的圓孔經(jīng)過連線并構(gòu)成一個矩形能夠被攝像機2 成像，然后攝像機對其進行拍照并獲取圖像；
[0014] 步驟B:對所拍攝的矩形進行圖像處理，并確定構(gòu)成該矩形的四個對稱分布的圓 孔的各中屯、坐楊
[001引步驟C:計算構(gòu)成該矩形的橫向兩個圓孔的間距
與縱向兩個圓孔的 間距
[001引步驟D:計算步驟C中橫向兩個圓孔間距的差：AX=dl2-d34 ;W及兩個圓孔縱 向間距的差：八X=dl3-d24 ;
[0017] 步驟E:將步驟D獲得的橫向和縱向兩個圓孔的間距差代入函數(shù)：
計算結(jié)果；
[0018] 步驟F:當(dāng)步驟E所得計算結(jié)果小于闊值e時，認(rèn)為光軸垂直度符合要求，結(jié)束調(diào) 整；當(dāng)所得計算結(jié)果大于闊值e時，根據(jù)距離差計算電動角位臺1所需轉(zhuǎn)動的角度，并換算 成圖像采集裝置的步進電機的脈沖，X軸脈沖：X=aXAX，Y軸脈沖：Y=PXAy，a 和P是脈沖換算系數(shù)；
[0019] 步驟G:重復(fù)A至F，直至所得計算結(jié)果小于闊值e。
[0020] 本實用新型能夠有效減小光軸的垂直度誤差，采用的結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，成本低， 易于安裝和測試，適用多種應(yīng)用場合。
[0021] 本實用新型技術(shù)手段簡便易行，其從成像原理上調(diào)整光軸垂直度，運算量小，效率 高，精度高。一次調(diào)整后，圖像采集與處理不需要再進行崎變校正。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型光軸垂直度調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)方框圖。
[0023] 圖2為圓孔標(biāo)祀的圓孔圖案分布示意圖。
[0024] 圖3為圖2圓孔標(biāo)祀的各組中相互對稱的一個圓孔相互連線后形成的矩形（直 角），矩形的面積并從圓孔標(biāo)祀中屯、向外依次擴展、增大。圖中僅用虛線示意性畫出一個矩 形。
[00巧]圖4為攝像機鏡頭光軸垂直度調(diào)整流程圖。
[0026] 圖5為圖1光軸垂直度調(diào)整裝置的圖像處理流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細(xì)描述。
[002引實施例
[0029] 如圖1至5所示。本實用新型光軸垂直度調(diào)整裝置，包括圖像處理系統(tǒng)4、固定在 電動角位臺1上的圖像采集模塊2(攝像機）、設(shè)置在圖像采集模塊2下方的工作臺；所述 電動角位臺1和圖像采集模塊2分別連接圖像處理系統(tǒng)4 ;圖像處理系統(tǒng)4對圖像采集模 塊2采集的圖像進行處理，并控制電動角位臺1的移動角度。
[0030] 工作臺用于放置圓孔標(biāo)祀3,圓孔標(biāo)祀3基體材料采用光學(xué)平板玻璃，圓孔采用鍛 膜方式制造出圓孔圖案，圓孔圖案透光，基體材料反光。平面度小于5um，圓孔圖案位