全自動數控相機檢校系統技術方案

本發明專利技術是一種全自動數控相機檢校系統,由LCD旋轉平臺、相機旋轉平臺、系統控制電路三部分組成。系統控制電路控制相機旋轉平臺、LCD旋轉平臺沿X、Y軸自動旋轉;系統控制電路利用嵌入式系統ARM生成黑白棋盤格作為檢校圖案并顯示在LCD中央區域,利用PLC與ARM的串口通信實現LCD平臺角度旋轉順序與LCD檢校圖案數字索引的同步及相機拍照時間延遲警示;系統控制電路自動啟相機拍照，平臺旋轉運動角度數據由系統控制電路下載至安裝有檢校軟件的電腦，與相機檢校影像數據一起自動解算得出相機檢校參數。本發明專利技術系統構思科學,結構簡單,它克服了現有相機檢校設備依賴特殊環境、實施專業技術門檻高、周期長等不足,能有效滿足以圖像測量為目的的各種相機檢校需求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于非量測相機檢校的全自動化數控相機檢校系統，屬于機電一體化、自動化控制及計算機視覺技術的綜合交叉
，主要應用于近景攝影測量、機械模具設計與加工、工業在線檢測與控制等視覺測量相關的應用領域。
技術介紹
相機檢校指的是檢查和校準相機內方位元素和光學畸變參數的過程，它是從二維數字影像獲取三維歐氏空間信息的基礎步驟和首要問題。傳統相機檢校或采用專業設備進行直接物理測定，或基于待檢校相機與參照物空間關系進行相機參數的間接解算。專業光學設備如準直管，不僅昂貴且需搭建專門的實驗室環境，應用成本高，難以實用化；以高精度三維控制場作為參照物進行相機檢校，則存在三維控制場建立困難及定期專業維護的問題，且由于三維控制場無法移動，實際應用受到較大制約；計算機視覺界提出的相機自標定技術，以簡單二維目標如平面網格、十字絲、圓形標志等為參照物，僅僅依靠多視圖對應關系進行標定，靈活、方便，應用前景廣泛，但穩健性較差，所涉及的多視圖攝影獲取與處理過程不僅繁瑣、周期長，且對檢校作業人員存在較高專業技術門檻。近年來，高性價比CCD數碼相機在計算機視覺、測繪、工業在線檢測等視覺測量相關領域的廣泛采用，促使尋求精度高、操作簡單、對實施環境及條件依賴小的相機檢校系統以解決多應用環境下的各種相機檢校需求，本專利技術正是基于以上相機檢校問題開發出的一套便攜式、高精度、檢校結果即檢即得的全自動數控相機檢校系統。本專利技術目的提供一種媲美高精度檢校場檢校精度、檢校環境不受限制以及具有傻瓜式全自動作業模式的便攜式相機檢校系統。它克服了現有相機檢校專業技術門檻高、實施周期長、成本高以及依賴于特殊環境、場所等不足，可方便拆卸、移動，根據室內空間靈活進行布設，并通過“傻瓜”式的操作降低作業人員的專業技術門檻從而大大提高相機標定檢校效率、可靠性以及精度，能有效滿足無人機航空攝影、數字城市三維建模、近景攝影測量、工業在線檢測與控制以及其它圖像視覺測量為目的的各種相機檢校需求。
技術實現思路
本專利技術綜合利用嵌入式、計算機視覺以及自動通訊與控制技術、理論，專利技術了一套全自動數控相機檢校系統，實現對相機多視圖影像的高效、可靠采集以及相機參數的即時高精度解算，使得整個系統自動化程度高，用戶只需一鍵操作即可完成多視圖影像采集，單次相機檢校最多15分鐘即可完成，檢校結果媲美高精度室外、室內檢校場。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案 系統由LCD旋轉平臺、相機旋轉平臺、系統控制電路三部分組成；相機旋轉平臺由步進電機帶動相機旋轉平臺沿X軸旋轉及Y軸旋轉；LCD旋轉平臺由步進電機帶動LCD旋轉平臺沿X軸及Y軸旋轉，LCD顯示器旋轉平臺沿Z軸的旋轉通過手動旋轉實現。相機旋轉平臺及顯示旋轉平臺其承重板材用鋼質材料，非承重板材用鋁質材料，LCD旋轉平臺可承載25Kg以內IXD顯示屏； LCD旋轉平臺其底腳由四個細紋的旋轉螺母構成，可調節保證LCD旋轉平臺的水平；LCD旋轉平臺的支架立柱與底板及底板上的加強板之間采用偏心設計，使LCD顯示屏在旋轉過程中旋轉平臺的重心始終落在底板上的加強板上；在支架上X方向與Y方向各放置用于判斷平臺是否水平的水泡；LCD顯示屏繞X、Y軸旋轉電機采用步進電機加減速器的方式，Y軸減速器中的減速比為1:100，X軸減速器的減速比為1:180 ;IXD旋轉平臺上有一顯示屏的中心調整板，保證IXD顯示屏繞Z軸及X軸旋轉的旋轉中心始終處于顯示屏的中心；在沿Z軸旋轉板有定位銷鎖螺母，定位銷鎖上裝有彈簧，當顯示屏沿Z軸旋轉90度是會自動栓入定位孔內，機械保證顯示屏繞Z軸準確旋轉90度，同時顯示屏沿Z軸旋轉板與旋轉中心調整板上有對應的零度與90度的匹配標識。相機旋轉平臺其相機固定板上方與相機接觸平面貼有橡膠墊，與相機連接通過中心螺絲固定；相機X軸電機采用步進電機加減速器的方式，其減速比為1:15 ;相機Y軸旋轉電機采用步進電機加減速器的方式，其減速比為1:10 ;相機旋轉平臺其支架采用鋁質三腳支架，相機旋轉平臺底板與下方三腳支架平臺進行固定，其上面在X方向與Y方向各有一個水泡，可準確判斷系統是否處于水平狀態； 系統控制電路采用PLC為系統控制器；用絕對式光電編碼器作為角度傳感器；用戶控制接口采用485串口通信由電腦實現系統角度控制數據的 下載，采用無線紅外遙控由手持無線遙控器實現對系統的運動控制；系統控制電路利用上載Wince嵌入式系統ARM生成黑白棋盤格作為相機檢校圖案并顯示在LCD中央區域，在LCD左上角區域動態生成并顯示與旋轉角度順序相對應的數字索引，在LCD左上角區域動態生成并顯示警示相機拍照時間延遲的“紅綠燈”圖案，當系統穩定允許拍照時為“綠燈”，當系統處于運行中不允許拍照時自動切換至“紅燈”，用戶也可根據此“紅綠燈”手動拍照；系統控制電路利用PLC與ARM的串口通信實現LCD平臺角度旋轉順序與LCD檢校圖案數字索引顯示更新的同步及相機拍照時間延遲的警示；系統采用光偶隔離控制相機的快門信號，實現系統旋轉定位后的自動拍照。附圖說明 下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1標定平臺硬件結構圖 圖2顯示旋轉平臺結構圖 圖3相機旋轉平臺結構圖 圖4系統電器結構圖 圖1中1.相機固定平面，2.相機Y軸旋轉電機，3.相機X軸旋轉電機，4.相機Y軸運動方向及范圍，5.相機X軸運動方向及范圍,6.顯示屏平面,7.顯示屏X軸旋轉電機,8.顯示屏Y軸旋轉電機，9.顯示屏Y軸運動方向及范圍，10.顯示屏X軸運動方向及范圍，11.顯示屏Z軸運動方向及范圍，12.系統控制器。圖2中13.底腳，14.支架底板，15.支架立柱，16.支架立柱上板，17.顯示屏沿Y軸旋轉支撐板，18.顯示屏繞Y軸旋轉電機，19.顯示屏Y軸旋轉電機安裝板，20.顯示屏沿X軸旋轉支撐板，21.旋轉中心調整板，22.顯示屏沿Z軸旋轉板，23.顯示屏連接板，24.顯示屏沿X旋轉臂板,25.1XD顯示屏。圖3中26.相機固定板，27.相機X軸電機固定件，28.相機X軸電機，29.相機X軸旋轉板，30.相機Y軸旋轉電機固定板，31.相機Y軸旋轉電機，32.相機沿Y軸旋轉支撐板，33.相機旋轉平臺底板，34.相機沿Y軸旋轉軸承，35.相機沿X軸旋轉軸承，36.相機沿X旋轉臂 圖4中37.系統電源開關，38.空氣開關，39.控制器，40.開關電源，41.角度傳感器，42.步進電機驅動模塊，43.步進電機，44.遙控接收模塊，45.系統遙控發射模塊，46.相機控制模塊，47.相機，48.通信模塊，49.電腦，50.顯示畫面控制模塊，51.1XD顯示屏 具體實施例方式 圖1-4為一實施實例，其具體的實施方式為 在圖1所示實施例中，系統由相機旋轉平臺、LCD旋轉平臺、系統控制電路三部分組成；相機旋轉平臺Y軸旋轉電機，帶動相機旋轉平臺沿Y軸旋轉；相機旋轉平臺X軸旋轉電機，帶動相機旋轉平臺沿X軸旋轉；LCD旋轉平臺Y軸旋轉電機，帶動LCD顯示旋轉平臺沿Y軸旋轉；顯示旋轉平臺X軸旋轉電機，帶動顯示旋轉平臺沿X軸旋轉；顯示旋轉平臺沿Z軸的旋轉，通過手動旋轉實現。在圖2所示實施例中，底腳是由螺距為Imm的細紋旋轉螺母構成，支架底板下面一共有四個底腳，它們在充當底腳的同時可用于精細調節顯示旋轉平臺，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
全自動數控相機檢校系統由LCD旋轉平臺、相機旋轉平臺、系統控制電路三部分組成；相機旋轉平臺由步進電機帶動待檢校相機沿X軸旋轉及Y軸旋轉；LCD旋轉平臺由步進電機帶動LCD顯示器沿X軸及Y軸旋轉，LCD旋轉平臺沿Z軸的旋轉通過手動旋轉實現。

【技術特征摘要】
1.全自動數控相機檢校系統由LCD旋轉平臺、相機旋轉平臺、系統控制電路三部分組成；相機旋轉平臺由步進電機帶動待檢校相機沿X軸旋轉及Y軸旋轉；LCD旋轉平臺由步進電機帶動IXD顯示器沿X軸及Y軸旋轉，IXD旋轉平臺沿Z軸的旋轉通過手動旋轉實現。2.相機旋轉平臺及LCD旋轉平臺其承重板材用鋼質材料，非承重板材用鋁質材料。3.權利要求1的系統，其特征是LCD旋轉平臺其底腳由四個細紋的旋轉螺母構成，可調節保證LCD旋轉平臺的水平；LCD旋轉平臺上X方向與Y方向各放置用于判斷平臺是否水平的水泡；LCD旋轉平臺的支架立柱與底板及底板上的加強板之間采用偏心設計,使LCD 顯示器在旋轉過程中旋轉平臺的重心始終落在底板上的加強板上。4.權利要求1的系統，其特征是LCD旋轉平臺繞X、Y軸旋轉電機采用步進電機加減速器的方式，Y軸減速器中的減速比為50 :1，X軸減速器的減速比為180 1 ；權利要求1的系統，其特征是IXD旋轉平臺上有一顯示屏的中心調整板，保證顯示器繞Z軸及X軸旋轉的旋轉中心始終處于顯示器的中心；LCD旋轉平臺沿Z軸旋轉板有定位銷螺母，定位銷鎖上裝有彈簧，當LCD顯示屏沿Z軸旋轉90度是會自動栓入定位孔內，機械保證顯示屏繞Z軸準確旋轉90度，同時顯示屏沿Z軸旋轉板與旋轉中心調整板上有對應的零度與90度的匹配標識。5.權利要求1的系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳軍，
申請(專利權)人：杭州圖方科技有限公司，
類型：發明
國別省市：