基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于二維投影測量領域，涉及工業照相機的自動化對焦，尤其涉及一種基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置。
【背景技術】
[0002]工業照相機實現對焦是投影測量的前提。目前照相機自動對焦主要有三種方法:
[0003](I)測距法:利用某種手段測出待拍攝物體與鏡頭之間的距離，從而進行調焦使物體成像清晰。主要分為紅外線測距法和超聲波測距法。
[0004](2)聚焦檢測法:運用現代光學探測器來代替人眼的功能，判斷圖像的清晰度程度，然后通過探測器的輸出信號及控制機構自動調整鏡頭的移動量，以達到自動對焦的目的，主要分為對比度法和相位法。
[0005](3)基于圖像處理的自動對焦方法:將對焦過程中圖像的某些特征作為依據，判斷出圖像最清晰時候鏡頭與被拍攝物體的距離，使電機驅動鏡頭移動到這個正確位置。
[0006]以上所述三種自動對焦方法各有其局限性。對于方法(1)，比如紅外測距和超聲測距的對焦方法，當被測目標對紅外光或超聲波有較強的吸收作用時，將使測距系統失靈或對焦不準確；對于方法(2)，受光照調劑的制約，當光線暗弱或被攝體與背景明暗差別很小時，調焦就會有困難，甚至失去作用；對于方法(3)，由于圖像處理占用大量的計算機資源，這種對焦方法對計算機硬件提出了較高的要求。
[0007]在二維投影測量領域，一般選用二維投影測量儀作為主要工具，綜合利用上述三種方法進行對焦。但局限性在于:手動對焦的二維投影測量儀價格不低，具有自動對焦功能的二維投影測量儀價格更加昂貴。
[0008]隨著物聯網技術的快讀發展，RFID技術在各行各業開始得到廣泛應用；RFID技術可靠性高，且操作簡單，無須人工進行干預，在工業自動化領域的應用將會越來越廣泛。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，利用三坐標測量機精確的空間定位能力實現高精度的對焦，RFID技術實現對焦的快速自動化，操作簡單、便捷。
[0010]本實用新型包括CXD照相機、基板、底板、固定桿、點激光發射器、RFID標簽和讀寫器；所述的底板固定在三坐標測量機Z軸的測頭座上；所述的CCD照相機固定在基板上；所述固定桿一端端部的橢圓柱形底座嵌入基板上的橢圓柱凹槽內，且橢圓柱形底座的中心通過螺釘固定在基板上；固定桿的另一端圓柱面上開有圓柱形通孔；圓柱形通孔的軸線平行于固定桿的端面，且與三坐標測量機Z軸的夾角為5?10° ;圓柱形通孔的底部傾向C⑶照相機側面；所述的點激光發射器固定在固定桿的圓柱形通孔中；所述的RFID標簽貼在CCD照相機的鏡頭上。基板上的兩個八分之一凸球定位塊分別嵌入底板上對應的一個八分之一凹球定位槽內，基板上的四分之一凸球定位塊嵌入底板上的四分之一凹球定位槽內；內嵌在基板端面上的四塊圓柱形鐵塊分別與內嵌在底板端面上對應的一塊圓柱形磁鐵相吸附。[0011 ] 所述的讀寫器連接有天線。
[0012]所述的八分之一凸球定位塊與八分之一凹球定位槽的形狀匹配，四分之一凸球定位塊與四分之一凹球定位槽的形狀匹配。
[0013]所述基板、底板和固定桿的材質均為鋁合金。
[0014]本實用新型具有的有益效果是:
[0015](I)利用三坐標測量機精確的空間定位能力實現高精度的對焦。
[0016](2)利用RFID技術實現對焦的快速自動化，操作簡單、便捷。
[0017](3)對焦裝置結構簡單，易于實現。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的工作原理圖；
[0019]圖2是本實用新型的各個零件立體圖；
[0020]圖3-1是本實用新型中固定桿的立體圖；
[0021]圖3-2是本實用新型中固定桿的二維結構示意圖；
[0022]圖3-3是本實用新型中固定桿的圓柱形通孔軸線與三坐標測量機Z軸的夾角關系示意圖；
[0023]圖4是本實用新型中基板的立體圖；
[0024]圖5是本實用新型中底板的立體圖；
[0025]圖6是工作基臺的立體圖；
[0026]圖7是(XD像平面成像隨三坐標測量機Z軸豎直方向上下移動的示意圖。
[0027]圖中:1、鏡頭，2、C⑶照相機，3、基板，4、底板，5、三坐標測量機Z軸，6、測頭座，7、固定桿，8、點激光發射器，9、RFID標簽，10、天線，11、讀寫器，12、計算機，13、圓柱形鐵塊，14、圓柱形磁鐵。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0029]如圖1、2、3-1、3_2和3_3所示，基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，包括CXD照相機2、基板3、底板4、固定桿7、點激光發射器8、RFID標簽9和讀寫器11 ；底板4通過螺釘固定在三坐標測量機Z軸5的測頭座6上；(XD照相機2通過螺釘固定在基板3上；固定桿7 —端端部的橢圓柱形底座嵌入基板3上的橢圓柱凹槽內，且橢圓柱形底座的中心通過螺釘固定在基板3上；固定桿7的另一端圓柱面上開有圓柱形通孔7-1 ;圓柱形通孔的軸線平行于固定桿7的端面，且與三坐標測量機Z軸的夾角為5° ;圓柱形通孔的底部傾向CCD照相機側面；點激光發射器8通過螺釘固定在固定桿7的圓柱形通孔中；RFID標簽9貼在CXD照相機2的鏡頭I上；讀寫器11連接有天線10。
[0030]如圖2、4和5所示，基板3上的兩個八分之一凸球定位塊3-1分別嵌入底板4上對應的一個八分之一凹球定位槽4-1內，基板3上的四分之一凸球定位塊3-2嵌入底板4上的四分之一凹球定位槽4-2內；八分之一凸球定位塊與八分之一凹球定位槽的形狀匹配，四分之一凸球定位塊與四分之一凹球定位槽的形狀匹配；內嵌在基板3端面上的四塊圓柱形鐵塊13分別與內嵌在底板4端面上對應的一塊圓柱形磁鐵14相吸附；圓柱形鐵塊13和圓柱形磁鐵14實現整個基板3在底板4上的手動裝卸。
[0031]該基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置的實現原理為:
[0032]步驟一、如圖1和2所示，當手持基板3與底板4靠近時，由于圓柱形鐵塊13和圓柱形磁鐵14的引力作用，使得基板3與底板4發生吸引，整個基板3被固定在底板4上，且手動即可使整個基板3從底板4上卸載。基板3、底板4和固定桿7的材質均為鋁合金，可減輕重量從而減輕三坐標測量機Z軸5的負擔。讀寫器11、CXD照相機2及三坐標測量機均接入計算機12中。
[0033]如圖6和7所示，將工作基臺放置在三坐標測量機測量平臺的正中位置，并將平面鏡放在工作基臺的正中位置，工作基臺的材質是黑色大理石。
[0034]步驟二、手動精確對焦。把一個備用鏡頭安裝在CXD照相機上，驅動三坐標測量機，使對焦裝置移動到平面鏡正上方，打開點激光發射器。手動調節三坐標測量機Z軸，使Z軸上下移動，計算機通過清晰度評價函數確定激光點像點的清晰度最大時像點在CCD像平面上的圖像坐標值，將此坐標值存入計算機數據庫中，并保存為當前鏡頭對應的對焦坐標。
[0035]步驟三、配置標簽。給當前鏡頭配置一個RFID標簽，并將該RFID標簽的EPC碼存入計算機數據庫中，然后在數據庫中對該RFID標簽與該鏡頭進行關聯，完成后取下當前鏡頭，實現鏡頭、標簽和對焦坐標的一一對應。
[0036]步驟四、批量處理。對所有備用鏡頭重復步驟二、三以獲取所有備用鏡頭對應的對焦坐標。
[0037]步驟五、完成自動化快速對焦。針對實際的測量任務，在備選鏡頭中選取一個鏡頭，安裝在CXD照相機上。讀寫器11向該鏡頭的RFID標簽發射無線激勵信號，RFID標簽在無線信號的激勵下產生激勵電流，并形成工作電壓，將自身的EPC碼發送給讀寫器，讀寫器將接收的EPC碼傳遞給計算機，計算機根據EPC碼在數據庫中尋找該RFID標簽對應的對焦坐標，即該鏡頭的對焦坐標。然后，計算機對激光點像點進行實時跟蹤，并驅動三坐標測量機，使Z軸上下移動，直至激光點像點的圖像坐標與對焦坐標相同，完成自動化快速對焦。
【主權項】
1.基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，包括CCD照相機、基板、底板、固定桿、點激光發射器、RFID標簽和讀寫器，其特征在于: 所述的底板固定在三坐標測量機Z軸的測頭座上；所述的CCD照相機固定在基板上；所述固定桿一端端部的橢圓柱形底座嵌入基板上的橢圓柱凹槽內，且橢圓柱形底座的中心通過螺釘固定在基板上；固定桿的另一端圓柱面上開有圓柱形通孔；圓柱形通孔的軸線平行于固定桿的端面，且與三坐標測量機Z軸的夾角為5?10° ;圓柱形通孔的底部傾向CXD照相機側面；所述的點激光發射器固定在固定桿的圓柱形通孔中；所述的RFID標簽貼在CCD照相機的鏡頭上；基板上的兩個八分之一凸球定位塊分別嵌入底板上對應的一個八分之一凹球定位槽內，基板上的四分之一凸球定位塊嵌入底板上的四分之一凹球定位槽內；內嵌在基板端面上的四塊圓柱形鐵塊分別與內嵌在底板端面上對應的一塊圓柱形磁鐵相吸附。
2.根據權利要求1所述的基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，其特征在于:所述的讀寫器連接有天線。
3.根據權利要求1所述的基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，其特征在于:所述的八分之一凸球定位塊與八分之一凹球定位槽的形狀匹配，四分之一凸球定位塊與四分之一凹球定位槽的形狀匹配。
4.根據權利要求1所述的基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置，其特征在于:所述基板、底板和固定桿的材質均為鋁合金。
【專利摘要】本實用新型公開了基于多傳感器集成的工業照相機自動快速對焦裝置。目前照相機自動對焦方法各有其局限性。本實用新型的底板固定在三坐標測量機Z軸的測頭座上； CCD照相機固定在基板上；固定桿一端端部的橢圓柱形底座嵌入基板上的橢圓柱凹槽內，且橢圓柱形底座的中心通過螺釘固定在基板上；固定桿的另一端圓柱面上開有圓柱形通孔；點激光發射器固定在固定桿的圓柱形通孔中；RFID標簽貼在CCD照相機的鏡頭上；內嵌在基板端面上的四塊圓柱形鐵塊分別與內嵌在底板端面上對應的一塊圓柱形磁鐵相吸附。本實用新型利用三坐標測量機實現高精度的對焦，RFID技術實現對焦的快速自動化。
【IPC分類】H04N5-232, G03B13-36
【公開號】CN204539291
【申請號】CN201520226585
【發明人】盧科青, 趙春峰, 王文
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日