[发明专利]一种2.5D视觉传感器及参数测量方法

权利要求书

1.一种2.5D视觉传感器，其特征在于，包括：视觉探头以及与所述视觉探头连接的控制器；

所述视觉探头包括镜头、相机、面光源、线激光器和滤光片，其中：

所述镜头固定于所述相机之上，负责将整个场景的图像成像到所述相机的成像面之上；

所述相机置于镜头之后，与所述控制器相连并受所述控制器的控制，负责将所述镜头获取的整个场景的图像转换为数据，并发送给所述控制器；

所述面光源置于所述镜头、所述相机的一侧或者四周，与所述控制器相连并受所述控制器的控制，负责将整个场景照亮，保证二维平面参数的测量需求；

所述线激光器置于所述镜头、所述相机的一侧，但与所述面光源分开布置，所述线激光器与所述控制器相连并受所述控制器的控制，负责向被测目标表面投射线激光；

所述滤光片置于所述镜头的前端，用于滤除无用的环境干扰光，提高传感器的稳定性和测量精度；

在所述控制器控制下，所述相机获取所述面光源、所述线激光器关闭时整个场景的图像，该图像作为背景图像送入所述控制器；所述相机获取在所述面光源打开照亮整个场景时的图像，作为二维平面采样图像送入所述控制器；所述相机在所述线激光打开投射到被测目标的表面时获取所述被测目标的图像，作为轮廓高度采样图像送入控制器。

2.根据权利要求1所述2.5D视觉传感器，其特征在于，所述面光源为单色光源，所述面光源为多个，均布于镜头四周。

3.根据权利要求1所述2.5D视觉传感器，其特征在于，所述线激光的波长与面光源的中心波长一致。

4.根据权利要求1所述2.5D视觉传感器，其特征在于，所述滤光片为宽带滤光片，其带宽可以同时覆盖线激光和面光源的光谱区间。

5.根据权利要求1-4任一项所述2.5D视觉传感器，其特征在于，所述控制器将得到的二维平面采样图像和轮廓高度采样图像分别与背景图像相减，得到二维平面测量图像和轮廓高度测量图像，对所述二维平面测量图像和轮廓高度测量图像处理后得到二维平面参数、轮廓高度参数。

6.根据权利要求5所述2.5D视觉传感器，其特征在于，所述控制器在计算二维平面参数与轮廓高度参数的同时，利用轮廓高度参数中包含的目标距离、表面倾斜信息对二维平面参数的测量结果进行误差补偿，利用二维平面参数包含的线激光角度信息对轮廓高度参数的测量结果进行误差补偿。

7.一种参数测量方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的2.5D视觉传感器；所述方法包括：

S1，在控制器控制下，相机分别获取以下图像：

所述相机获取面光源、线激光器关闭时整个场景的图像，该图像作为背景图像送入所述控制器；

所述相机获取在所述面光源打开照亮整个场景时的图像，作为二维平面采样图像送入所述控制器；

所述相机在所述线激光打开投射到被测目标的表面时获取所述被测目标的图像，作为轮廓高度采样图像送入控制器；

S2，所述控制器将得到的二维平面采样图像、轮廓高度采样图像分别与背景图像相减，得到二维平面测量图像和轮廓高度测量图像，将所述二维平面测量图像、所述轮廓高度测量图像处理后得到二维平面参数、轮廓高度参数。

8.根据权利要求7所述的参数测量方法，其特征在于：所述S1，具体包括：

S101，在所述控制器的统一控制下，所述视觉探头内的相机上电工作，并拍摄一张图片，作为背景图像送入所述控制器；

S102，在所述控制器的统一控制下，打开视觉探头内的所述面光源，照亮整个场景，并拍摄一张照片，作为二维平面采样图像送入所述控制器，关闭所述面光源；

S103，在所述控制器的统一控制下，打开所述视觉探头内的线激光，投射到被测目标的表面，并拍摄一张照片，作为轮廓高度采样图像送入所述控制器。

9.根据权利要求7所述的参数测量方法，其特征在于：将所述二维平面测量图像和、所述轮廓高度测量图像处理后得到二维平面参数、轮廓高度参数，包括：

S201，首次处理

所述控制器对二维平面测量图像进行首次处理，获得所需的二维平面参数的测量值；

所述控制器对轮廓高度测量图像进行首次处理，获得所需的轮廓高度参数；

S202，二次处理

所述控制器对所述轮廓高度测量图像进行二次处理，得到被测目标点距离、表面倾斜信息，并对之前得到的所述二维平面参数的测量值进行修正，得到最终的二维平面参数测量结果；

所述控制器对所述二维平面测量图像进行二次处理，得到被测目标点转角信息，并对之前得到的所述轮廓高度参数的测量值进行修正，得到最终的轮廓高度参数测量结果。