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自校准、多相机机器视觉测量系统

自校准、多相机机器视觉测量系统

本发明公开了一种用于对含有一个以上相机的机器视觉测量系统进行校准的装置和方法。第一校准目标被按照与机器视觉测量系统中的第一相机的固定关系安装。第三相机被按照与机器视觉测量系统中的第二相机的固定关系安装。第二和第三校准目标被按照相互固定的关系安装,并且可被第一相机和第三相机观察到。数据处理器被编程为能够根据第二校准目标相对于第三校准目标的位置,并且根据第一相机相对于第三相机的位置,计算出第一相机和第二相机的校准。这种装置和方法提供了一种技术手段,用以对测量系统中所使用的两个或两个以上的相机的位置进行连续测量,并且利用这种测量对系统进行校准。如果相机之间相互发生移动,则它们各自的位置将被重新计算,并且用于以后的测量中。这种装置和方法能够使机器视觉测量系统在安装时不进行现场校准的情况下得到使用。

对定位器还还有一个需要,即,如果其相机受到震动或被卸下,或者横梁发生弯曲,它能够自动地对其自身进行再校准。

图2示出了一个可选的实施例,在该实施例中,定位系统包括一个左侧直立部分52和一个右侧直立部分54。每个所述直立部分可以含有一个刚性柱,它被附着在一个定位架上或者是服务工具的地板上。左侧定位相机10L和校准相机20被固定在左侧直立部分52之内,直立部分52作为一个保护外壳和刚性支座。相机可以通过直立部分52中的适当小孔或窗口观察到正在进行定位的车辆以及校准目标16。右侧定位相机10R被安装和包围在右侧直立部分54之内,并且相机10R可以通过直立部分54中的适当小孔或窗口观察到车辆。

在方框608中,通过对目标进行设置以使一个目标处于第一相机的视野中、另一个目标处于校准相机的视野中。例如,参考图3C,目标组件被移动,从而使目标72、74分别被左侧定位相机10L和校准相机20观察到。目标框架的移动可以由进行校准的技术人员手动执行,或者可以利用一个机动化装置执行。在这个位置中,左侧定位相机10L所形成的图像类似于图3D中所示的图像90。图像90包含有一个目标图像94,它表示由相机10L所看到的目标72的图象。如方框610所示,计算出当前目标位置值。例如,可以利用机器视觉图像分析技术计算出各个目标72、74相对于各个相机的位置值。

-变化在一个可选的实施例中,在定位器被放置在服务场地环境或服务商店之前,可以在不对左侧相机模块2中的校准相机20与左侧定位相机10L的相对位置进行测量、或者不对厂家中的相机模块4的相机与目标位置进行测量的情况下使用上述装置和过程。在这个可供选择的方案中,标准场校准将通过利用上述专利文献中的RCP方法而被执行,用以计算第一和第二相机的RCP或者执行等价的过程。之后,校准相机20测出校准目标16的位置。校准相机20周期性地观察校准目标16并测量其相对位置。如果测量结果表明校准相机20与校准目标16的相对位置发生了变化,则左侧相机模块2相对于右侧相机模块4发生移动。所述变化量可被用于重新计算和更新定位器的RCP值。

如果刚性支座12被制造成具有很小的公差(例如,0.01”和0.01°),则左侧相机10L与校准相机20的相对位置是已知的,并且没有必要对两个相机的相对位置进行校准。它们的相对位置是已知的,则所有其组件的相对位置也是已知的。但是,作为一种降低成本的方法,也可对各组件中的各相机或目标的相对位置进行校准和测量。

如果刚性支座12被制造成具有很小的公差(例如,0.01”和0.01°),则左侧相机10L与校准相机20的相对位置是已知的,并且没有必要对两个相机的相对位置进行校准。它们的相对位置是已知的,则所有其组件的相对位置也是已知的。但是,作为一种降低成本的方法,也可对各组件中的各相机或目标的相对位置进行校准和测量。

-优点和进一步变换本文中公开的各个实施例可以适用于其它的范围。这些实施例对于含有一个以上相机的机器视觉测量系统来说尤其有用。另外,这些实施例也可与娱乐用车辆(RV)的定位一起使用。用于RV的定位器通常需要一个比标准定位器宽的梁。利用本文中所述的这些实施例,通过将其直立部分稍微挪开一些,而不需要增加新的硬件,就可以简单地形成用于RV的定位器。

自校准、多相机机器视觉测量系统

在另外一个实施例中,校准相机和校准目标被安装在不同的测量模块中。这种结构可以与一种无接触定位器使用,此定位器利用一个或多个激光系统来确定轮子是否成一条直线。

基于计算机的数学计算图8是相机与座标系统之间的几何关系的简化视图,此关系为对上述系统中所使用的数值进行基于计算机的数学计算提供了基础。

含有一个以上相机的机器视觉测量系统已经在很多地方得到应用。例如,可以利用一种计算机辅助的三维(3D)机器视觉定位装置以及相关的定位方法,对定位架上的机动车车轮进行定位。在名称为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,724,743以及名称为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,535,522中描述出了多个在机动车3D定位中十分有用的方法和装置的例子。这些参考文献中所描述的装置有时被称为“3D定位器”或“定位器”。

PW是从CSW的原点指向P点的矢量。相对于CSW来说,PW的各个分量为:PWx=PW·xPWy=PW·y