[实用新型]一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人视觉领域，具体涉及一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置。

背景技术

视觉技术是机器人感知环境的重要手段。目前机器人多采用单目结构光视觉装置、双目视觉装置或多目视觉装置实现三维环境感知。单目结构光视觉装置采用主动视觉技术，将结构光投射到环境中，通过结构光的变形或者飞行时间等方式进行三维场景重建。双目视觉装置或多目视觉装置采用两台或多台相机在不同的位置拍摄同一幅场景，通过计算空间点在不同图像中的视差进行三维场景重建。但目前用于机器人三维环境感知的立体视觉装置仍存在结构复杂、硬件成本高、系统标定复杂等缺点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有机器人立体视觉装置存在的结构复杂、硬件成本高、系统标定工作量大等不足，提供一种具有结构简单、硬件成本低、系统标定工作量小等优点的机器人单目多聚焦立体视觉装置。

针对上述问题，本实用新型提出了以下技术方案：

一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，安装于机器人平台上的前方位置，其特征在于，包括镜头、相机和位移传感器；所述镜头位于相机的前方，镜头和相机构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器固定于机器人平台上，用于测定镜头或相机运动的位移。

进一步地，所述镜头是定焦镜头或变焦镜头。

进一步地，所述的镜头或者相机相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统光轴方向。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1、本实用新型由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，不需要发射结构光的激光器和其他相机，因此结构简单、硬件成本低；

2、本实用新型由一个相机、一个镜头和一个位移传感器组成，是一种最简视觉系统，因此系统标定的工作量小；

3、本实用新型采用位移传感器测定可移动部件镜头或相机的位移，该位移是成像系统的关键参数，可移动部件位移的测定为机器人三维环境感知提供了充分的信息，有利于机器人进行三维环境感知。

附图说明

图1是本实用新型用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置的示意图；

图2是本实用新型第一种较优的实施方式的示意图；

图3是本实用新型第二种较优的实施方式的示意图；

图4是本实用新型第三种较优的实施方式的示意图；

图5是本实用新型第四种较优的实施方式的示意图；

图6是本实用新型第五种较优的实施方式的示意图。

图中，1.镜头，2.相机，3.位移传感器，4.第一转接板，5.滑块，6.直线导轨，7.机器人平台，8.第二转接板，9.第二滑块，10.长度可伸缩的对焦环。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型公开了一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置，如图1所示，包括镜头1、相机2和位移传感器3；所述镜头1与相机2位于同一方向，所述镜头1位于相机2的前方，镜头1和相机2构成成像系统，用于采集环境的多聚焦图像；所述位移传感器3固定于机器人平台上，用于测定镜头1或相机2运动的位移。

本实施例中，所述镜头1是定焦镜头或变焦镜头，对于变焦镜头，在机器人进行三维环境感知时其物理焦距保持不变。

本实施例中，所述的镜头1或者相机2相对于机器人是可移动的，其运动方向为沿着成像系统光轴方向，用于改变成像系统的像距。

本实施例中，机器人在进行三维环境感知时，通过移动可移动部件镜头1或相机2改变成像系统的像距，使该视觉装置聚焦到环境不同的深度位置，并利用相机采集聚焦在环境不同深度位置的多聚焦图像，机器人通过图像处理实现三维环境感知。

在第一种较优的实施方式中，如图2所示，镜头1为可移动部件，镜头1通过第一转接板4与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接，直线导轨6固定在机器人平台7上；相机2通过第二转接板8固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第一转接板4固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。

在第二种较优的实施方式中，如图3所示，镜头1通过第一转接板4固定在机器人平台7上；相机2为可移动部件，相机2通过第二转接板8与安装在直线导轨6上的滑块5固定连接，直线导轨6固定在机器人平台7上；位移传感器3为直线位移传感器，其滑片与第二转接板8固定连接，其滑轨固定在机器人平台7上。