专利名称：一种基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种定标装置，尤其是涉及一种基于多像机多视场的轨距检测系 统定标装置。
背景技术：
传统的轨距检测采用光电传感和伺服机构进行测量，其主要缺点是由于现场振动 的原因伺服机构容易损坏。传统方法是建立在多个摄像机都可采集到公共视场范围内的定 标靶图像的基础上进行定标的，对于“背对式”视觉系统，由于不存在公共视场，无法做到采 集公共视场内的定标靶信息，采用传统的定标方法无法直接完成对摄像机内外参数矩阵的 定标。

实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种伺服机构 不容易损坏、非接触、测速快、方便灵活的基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置，其特征在于，包括背对式双目 视觉系统、扇形激光结构光源、长型黑白棋盘标定靶、组合安装支架、支架、工型支架、撑杆， 所述的背对式双目视觉系统包括两组交汇式双目系统，所述的交汇式双目系统包括两台摄 像机，所述的两组交汇式双目系统之间通过组合安装支架相连接，所述的扇形激光结构光 源与两台摄像机通过支架依次连接，并形成环状，所述的扇形激光结构光源通过撑杆固定 在工型支架上，所述的工型支架固定在长型黑白棋盘标定靶上。所述的摄像机为CXD摄像机。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点视觉测量具有非接触、测速快、方便灵活等优点，在工业检测等领域有着重要的意 义和广阔的应用前景。利用机器视觉实现轨距的高效非接触检测已成为发展方向，本装置 利用4台C⑶摄像机，构成“背对式”两组双目交汇式轨距检测系统。在对视觉系统进行定 标过程中，采用传统的摄像机定标方法对多台摄像机进行定标，需要对每台摄像机逐个利 用定标靶进行定标，得到摄像机内外参数矩阵。

图1为本实用新型的基于机器视觉的轨距检测系统示意图；图2为本实用新型的“背对式”多目视觉系统示意图；图3为本实用新型的定标靶示意图；图4为双目交汇式视觉系统示意图；图5为本实用新型的定标流程图；图6为本实用新型建立两世界坐标系关系图。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1 3所示，一种基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置，包括“背对式” 双目视觉系统、扇形激光结构光源5、长型黑白棋盘标定靶7、组合安装支架6、支架2、工型 支架4、撑杆3，所述的“背对式”双目视觉系统包括两组交汇式双目系统，所述的交汇式双 目系统包括两台摄像机1，所述的两组交汇式双目系统之间通过组合安装支架6相连接，所 述的扇形激光结构光源5与两台摄像机1通过支架2依次连接，并形成环状，所述的扇形激 光结构光源5通过撑杆3固定在工型支架4上，所述的工型支架4固定在长型黑白棋盘标 定靶7上。所述的摄像机1为CXD摄像机。在搭建“背对式”双目视觉系统前，首先搭建单侧的双目交汇式视觉系统，如图4 示，其中阴影部分表示两台摄像机1的公共视场区域8。定标流程如图5所示。步骤Al，左侧的交汇式双目定标，摄像机1拍摄采集单侧双目系统在公共区域内 的定标靶图像，采用传统的定标算法得到摄像机1的内外参数矩阵，得出对应的外部参数 分别用[R1 tj与[R2 t2]表示，则[R1 tj表示CXDl摄像机与世界坐标之间的相对位置， [R2 t2]表示(XD2摄像机与世界坐标之间的相对位置，则两台CXD摄像机的相对位置关系 可表示为
J ^12 =i — t _ R f
I J 12 _ tI _ Λ12'2⑴同样我们定标得到(XD3与(XD4的外部参数矩阵[R3 t3]与[R4 t4]，以及计算得 到(XD3与(XD4的相对位置关系
I Λ 34 =八 3Λ 1
,34 = ~ 及 34'4⑵ 由于采集左右钢轨轨距测量匹配点的交汇式双目系统构成“背对式”视觉系统，因 此双目系统采集到的定标靶图像只是定标靶两端的部分图像，但选择世界坐标系建立在定 标靶上，定标靶上的所有角点的空间坐标相对位置是只存在平移的关系，如图6所示的建 立定标靶上的两个世界坐标系，其关系表示为Xwl =则CXDl与(XD3的相对位置关
系
R13 =
Tl 3 = tX ~ H tI + tIr (3) 利用三维空间重建理论在两个世界坐标系下重建左右轨距测量匹配点，得到轨距 测量匹配点在各自世界坐标的坐标(“背对式”双目视觉系统)，并通过式(3)，将“背对 式”双目视觉系统各自世界坐标的坐标统一到同一世界坐标系下，从而进一步计算得到轨距值。
权利要求一种基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置，其特征在于，包括背对式双目视觉系统、扇形激光结构光源、长型黑白棋盘标定靶、组合安装支架、支架、工型支架、撑杆，所述的背对式双目视觉系统包括两组交汇式双目系统，所述的交汇式双目系统包括两台摄像机，所述的两组交汇式双目系统之间通过组合安装支架相连接，所述的扇形激光结构光源与两台摄像机通过支架依次连接，并形成环状，所述的扇形激光结构光源通过撑杆固定在工型支架上，所述的工型支架固定在长型黑白棋盘标定靶上。
2.根据权利要求1所述的基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置，其特征在于， 所述的摄像机为CCD摄像机。
专利摘要本实用新型涉及一种基于多像机多视场的轨距检测系统定标装置，包括背对式双目视觉系统、扇形激光结构光源、长型黑白棋盘标定靶、组合安装支架、支架、工型支架、撑杆，所述的背对式双目视觉系统包括两组交汇式双目系统，所述的交汇式双目系统包括两台摄像机，所述的两组交汇式双目系统之间通过组合安装支架相连接，所述的扇形激光结构光源与两台摄像机通过支架依次连接，并形成环状，所述的扇形激光结构光源通过撑杆固定在工型支架上，所述的工型支架固定在长型黑白棋盘标定靶上。与现有技术相比，本实用新型具有伺服机构不容易损坏、非接触、测速快、方便灵活等优点。
文档编号G01B11/14GK201707034SQ20102021369
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者李立明, 柴晓冬, 郑树彬, 韩国阁 申请人:上海工程技术大学