一种激光3D视觉高精度三维标定实体模型的制作方法

本发明涉及相机标定领域，具体涉及一种激光3d视觉高精度三维标定实体模型。

背景技术：

目前的标定技术普遍是以2d的方法进行相机的位置标定和图像的拼接标定，但物体的轮廓是以三维的形式存在的，所以在2d的层面进行标定的话是不足以计算出被测物品精确的位置。再加上零件与零件之间，产品与产品之间是存在制造公差。所以2d的技术在标定和拼接以及定位技术上是存在先天性的缺陷，其容错率低，无法真正的实现智能化。

技术实现要素：

为了有效解决上述问题，本发明提供一种激光3d视觉高精度三维标定实体模型。

本发明的技术方案如下：

一种激光3d视觉高精度三维标定实体模型，包括：一具有特征选取区域的本体及多个设置在所述本体边角处的具有三角形识别孔的识别柱体。

进一步的，所述本体包括：底座和识别凸台，所述识别凸台设置在所述底座上。

进一步的，所述识别凸台的侧壁上设置有多个沿竖直方向的矩形凹槽，所述凹槽沿所述识别凸台的侧壁向下贯通所述底座。

进一步的，所述识别柱体设置在所述底座上并位于所述识别凸台的四个边角处，所述识别柱体的上表面与所述识别凸台的上表面平齐。

进一步的，所述识别柱体呈圆柱状，所述识别柱体上设置有沿所述识别柱体轴向设置的识别孔，所述识别孔为直角三角形穿孔，所述识别孔非对称的设置在所述识别柱体上，相邻的所述识别柱体的识别孔互相不对称。

本发明的有益效果在于：

1、数据准确性：在与2d的方案进行对比，激光3d独有的高度方向数据是本质上的优点。此标定模型针对激光3d视觉而研发，不仅符合高度3d视觉高度数据，而且符合激光3d计算方式。加上方向上的单一性和(x,y,z,rx,ry,rz)三维六坐标的全面性，从而使此标定模型对三维算法的高精度演算起到了不可替代的作用。

2、标定动作的易实时性：只需要使用激光3d相机对此标定模型的四条边扫描四次即可进行拼接计算。

3、易加工性：本标定模型无复杂的轮廓，使用慢走丝与磨床进行高精度的加工即可。无需复杂的加工流程。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明实施例二结构示意图；

图4为激光3d视觉所扫描本发明结构的单边的点云分布图像；

图5为俯视视角的云点拼接图；

图6为轴测方视角的云点拼接图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，实施例中记载的前、后均以附图为准，仅用于明确位置关系，并不用于限定。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。

本发明主要基于激光3d视觉和所有具有点云图像输出的相机下进行运用。主要应用于三维图像的高精度点云图像拼接、六坐标值的定位、运动机构的高精度智能引导，等场景。

【实施例一】如图1-2所示，为本发明一个实施例的结构示意图，该实施例提供一种激光3d视觉高精度三维标定实体模型，包括：一具有特征选取区域的本体1及多个设置在所述本体1边角处的具有三维方向与三维坐标值特征识别的识别柱体2。

如图1-2所示，所述本体1包括：底座11和识别凸台12，所述识别凸台12设置在所述底座11上，所述识别凸台12水平高度高于所述底座11，所述识别凸台12的侧壁上设置有多个沿竖直方向的矩形凹槽13，所述凹槽13沿所述识别凸台12的侧壁向下贯通所述底座11，在本实施例中，所述识别凸台12为矩形，所述识别凸台12的长边上设置有两个对称的贯通底座11的凹槽13，所述识别凸台12的短边上设置有一个贯通底座11的凹槽13，相邻的长边和短边共同形成一个呈“l”型的贯通底座11的凹槽13。上述凹槽13贯通底座11是指凹槽13从识别凸台12的侧壁延伸至底座11时，成为矩形通孔贯穿底座11。所述凹槽13使所述识别凸台12侧壁形成凹凸状结构。在实施过程中，凹槽13的尺寸不超过激光3d相机的视野范围以外即可，此尺寸是根据相机的视野来确定。所述凹槽13的作用为使用模型比对算法来验证图像拼接的精度。在使用高速拼接的情况下可以验证机构的真正的重复定位精度是多少。凹槽13缺口的数量在保证高精度的情况下越多验证结果越准确。本发明中凹槽13和识别凸台12采用矩形可以非常方便的取到需要的点或点集作用于精度的验证，而其他的形状只能作为方向的确认。

所述识别凸台12的上表面规定激光3d视觉所需要扫描拍摄的范围，此范围依据所需要进行三维定位的产品而定，所述本体1表面经过磨床高精度加工公差为±0.005mm，可根据本体1上的特征轮廓来获取需要标定的三维坐标。

如图1-2所示，所述识别柱体2设置在所述底座11上并位于所述识别凸台12的四个边角处，所述识别柱体2的上表面与所述识别凸台12的上表面平齐，两者高度保持在同一水平面内，所述识别柱体2呈圆柱状，所述识别柱体2上设置有沿所述识别柱体2轴向设置的识别孔21，所述识别孔21为直角三角形穿孔，所述识别孔21非对称的设置在所述识别柱体2上，相邻的所述识别柱体2的识别孔21互相不对称。所述非对称是指在识别柱体2平面内或相邻两识别柱体2的识别孔21不可以为任何中心对称、平面对称的情况。

在本实施例中，为方便加工，所述识别孔21一直角边穿过所述识别柱体2的轴心，识别孔21另一直角边平行于所述识别凸台12的短边。

【实施例二】如图3所示，在本实施例中，识别孔可以有不同的非对称设置方式。

圆柱上由高精度慢走丝加工而成的直角三角形穿孔。由于三角形与圆柱的相对位置不属于对称，所以方向具有单一性，对于三维空间空间中的图像高精度拼接具有决定性的作用。

在三角形区域可以通过三角形的方向来确认拼接时所需求的xyz方向，再通过选取三角形上的多个点位来确认拼接时所需要的(x,y,z,rx,ry,rz)三维六空间坐标。

所述底座11边缘还设置有多个安装孔，用于将所述本体1安装在其他设备上。

如图4所示，为激光3d视觉所扫描出的单边的点云分布图像，如图5-6所示，为具体的拼接图形，可以观察到，图像在四次拼接后的效果非常理想，四个边角处的拼接从(x,y,z,rx,ry,rz)的三维空间六坐标都达到了高精度的重合。在拼接完成后，软件内部将会计算出准确的三维空间矩阵。标定完一次后形成标准的标定流程，第二次便可自动进行标定。

本发明的有益效果在于：

1、数据准确性：在与2d的方案进行对比，激光3d独有的高度方向数据是本质上的优点。此标定模型针对激光3d视觉而研发，不仅符合高度3d视觉高度数据，而且符合激光3d计算方式。加上方向上的单一性和(x,y,z,rx,ry,rz)三维六坐标的全面性，从而使此标定模型对三维算法的高精度演算起到了不可替代的作用。

2、标定动作的易实时性：只需要使用激光3d相机对此标定模型的四条边扫描四次即可进行拼接计算。

3、易加工性：本标定模型无复杂的轮廓，使用慢走丝与磨床进行高精度的加工即可。无需复杂的加工流程。