[发明专利]标定方法、多相机探针装置及飞针测试机

说明书

本发明公开了一种标定方法、多相机探针装置及飞针测试机。本发明提供的标定方法、多相机探针装置及飞针测试机，其对相机系统的标定过程简单、标定精度高，且在完成相机系统的标定后，可实现对探针的一键标定，而无需多次手动示教实际位置；更换探针后，也不需要再次手动示教探针位置，通过视觉拍照，可直接在之前标定前提下，确定新探针在系统中的实际位置。该标定方法对相机的标定精度可达0.7μm以下，对探针的标定精度可达3.5μm以下。

技术领域

本发明是关于机器视觉技术领域，特别是关于一种标定方法、多相机探针装置及飞针测试机。

背景技术

相机标定是指用相机系统拍摄标定板的图像，利用标定板中已知特征点的三维坐标及图像上对应的图像坐标，解算相机参数的过程。在机器视觉和影像测量领域，完成测量及定位任务的主要设备为相机，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，并对其参数进行准确标定。无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度、算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。

目前，对于标定相机外执行部件，如探针、切割刀头、激光喷墨头等，一般都采用多次手动示教实际位置，然后用相机拍照的方式进行标定，标定费时费力，且精度很低，无法满足高精度的定位应用场景。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的标定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标定方法、多相机探针装置及飞针测试机，该标定方法标定实施过程简单、标定精度高。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种多相机标定方法，其包括以下步骤：

建立第一相机的图像坐标系XYZ_p1和机械坐标系XYZ_m1，第二相机的图像坐标系XYZ_p2和机械坐标系XYZ_m2，及第三相机的图像坐标系XYZ_p3；

以标定板上预设点为原点建立标定板的物理坐标系XYZ_mb，根据标定板上预设点和标定点的实际物理距离，计算得到标定点的物理坐标[x_mb,y_mb]^T；

通过第一相机、第二相机和第三相机拍摄标定板的图像，确定标定点在坐标系XYZ_p1、XYZ_p2及XYZ_p3中的图像坐标[x_p1,y_p1]^T、[x_p2,y_p2]^T及[x_p3,y_p3]^T；

根据标定点的物理坐标[x_mb,y_mb]^T及标定点的图像坐标[x_p1,y_p1]^T、[x_p2,y_p2]^T、[x_p3,y_p3]^T，通过齐次变换，得到坐标系XYZ_mb到坐标系XYZ_p1、XYZ_p2及XYZ_p3的变换矩阵M_mb→p1、M_mb→p2及M_mb→p3；