光面位置测量仪及研制

　　1二维视觉传感器

　　在虚拟定位技术的研究中，一个关键部件就是二维视觉传感器。二维视觉传感器主要由两部分组成：线光发生系统和成像系统。线光发生系统由激光光源与柱面镜组成，成像系统由平面镜1与面阵MMV 摄像机组成，所有的装置都固定在底板上，其结构如图1所示。

　　传感器在使用之前要进行标定，现存的标定方法可分为两类，一类是国内常用的公式法，另一类是国外采用的矩阵法。在研究中，我们采用了一种比较简单的方法，即建立了线结构光模型，如图2所示。

　　此模型是建立在光平ICI垂直入射的基础上，且(Xi、Yi、Zi)坐标系与(Xg、Yg、Zg)坐标系必须满足Yi平行于Yi，因此标定前要先实现此条件。

　　2光面位置测量仪

　　标定前的调整分两步，即调整坐标平行和光面垂直。调整坐标平行目的是为了使图像坐标系的Yi轴与模块坐标系的Yg轴相互平行。方法为对角十字对中法。定标用标准块的实体形状是一个八面体，上下两表面互相平行。进行标定假设的条件是光平面垂直于标准块的棱边入射且Zg轴垂直于基准平面。因此首先要调整光平面与基准平面之间的关系，即调整传感器使Zg轴垂直于基准平面，此时光平面也垂直于基准平面。

　　在以前的研究中，调整光平面与基准平面垂直采用的是自准直仪法。将平晶放在平晶座上，借助自准直仪使平晶表面与基准平面平行;然后利用平晶对光线有偏折作用的原理，调整传感器的空间位置，使通过平晶的光线与直接照在基准平面上的光线在一条直线上，则光平面垂直于基准平面，Zg轴也垂直于基准平面。由于要采用自准直仪，调整过程很复杂，而且观察的图像非常模糊，所以调整很费力。为达到调整目的，我们设计了一套简单的调整装置即光面位置测量仪。此方法的原理是光电二极管对光强的感应，光强不同，则光电二极管输出电压不同。下面进行详细介绍。

　　2.1调整原理

　　调整原理如图3所示，图中反射镜与基准面的夹角为450，光平面经反射镜反射，如果入射面垂直基准面，则反射面平行于基准面。在靠近反射镜的位置一放一个光电二极管电路，在较远的位置并排放置两个光电二极管电路，如图所示的位置二和位置三，3个电路装置的光强接收部位高度相同。如果反射光平面与基准面平行，在光平面的同一高度上光的强度最强，3个光电二极管接收光强并导通发光。根据以上原理，不断调整传感器和反射镜的位置，当3个位置的电压输出相同时，反射光平面与基准平面平行，那么反射前光平面就垂直于基准平面。