[0001] 本发明涉及激光校准技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的远距离激光器光路校准系统及方法。

[0002] 机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品，即图像摄取装置，CMOS相机和CCD相机，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

[0003] 由于激光的定向发光、亮度极高等特性，被广泛使用。但是由于很多情况下，激光器的位置距离目标点距离较远时，很难将激光照射在目标位置，因此，现有技术很难实现较远距离激光器位置的自动调节。

[0032] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 实施例一

[0034] 本发明提供了一种基于机器视觉的远距离激光器光路校准系统，包括：激光器1，用于发出激光光束；靶面2，用于接收激光器的激光光束；摄像头3，用于拍摄光斑图片；舵机4，用于控制激光器的位置；第一调节控制模块5，用来获取光斑所处位置以及光斑距离靶面
2中心的误差；第二调节控制模块6，用于通过误差控制舵机4来调整激光器1的位置；通过激光器1产生激光光斑，激光光斑呈现在靶面2上，靶面2远离激光器1的一侧设有摄像头3，摄像头3采集靶面2上的光斑图像，激光器1固定在舵机4上，第一调节控制模块5、第二调节控制模块6和客户端之间通信连接，第二调节控制模块6通过第一调节控制模块5输出的误差控制舵机4来调整激光器的位置。

[0035] 如图1所示，本实施例中第一调节控制模块5和第二调节控制模块6均采用单片机，通信模块，用于实现单片机与单片机以及单片机与客户端之间的无线传输；第一调节控制模块5用来计算光斑所处位置已及距离靶面2中心的误差，第二调节控制模块6通过误差控制舵机4来调整激光器1的位置，使得激光光斑处在靶面2中心位置；通信模块，用于实现单片机与单片机以及单片机与客户端之间的无线传输，本实施例中可采用蓝牙或WiFi等无线传输方式。本发明中采用机器视觉技术，通过滤波算法和边缘检测算法可以精确识别光斑位置，采用的单片机通过PID算法也可以根据误差数据精确调整激光头位置；提高调节装置的自动化程度，具有实时性、高精度、智能化、成本低的优势。

[0036] 在本实施例中，激光器1要求光斑较小，便于安装固定，采用波长为495～575nm的绿光激光器1，特别的，为了保证激光的准直特性，激光器1会增加光学透镜处理。所述激光器1安装固定在舵机4上，接通电源后，如图5所示，持续发射准直可见绿光。

[0037] 进一步，所述第一调节控制模块5中，通过滤波算法对摄像头3拍摄到的光斑图片进行滤波，然后对滤波后的图片进行边缘检测，通过Hough变换法计算光斑中心所处位置以及光斑距离靶面2中心的误差。

[0038] 进一步，所述第二调节控制模块6中，接收第一调节控制模块5处理后的误差数据，根据误差数据使用PID算法控制舵机来调整激光器1的位置，使得激光光斑处在靶面2中心位置。

[0039] 进一步，所述客户端为电脑或者手机，通过客户端将光斑中心坐标和靶面2中心坐标的误差展示为变化曲线。

[0040] 进一步，所述激光器1和靶面2之间距离为25m‑30m。

[0041] 实施例二

[0042] 如图2所示，基于实施例一提供的系统，本发明还提供了一种基于机器视觉的远距离激光器光路校准方法，包括如下步骤：

[0043] 步骤S1，将激光器和靶面根据规定距离设置；

[0044] 步骤S2，通过第一调节控制模块计算靶面的中心点坐标；

[0045] 步骤S3，接通激光器，通过第一调节控制模块实时计算当前光斑的中心点坐标与靶面中心点坐标的误差；

[0046] 步骤S4，第二调节控制模块利用计算出来的误差实时控制舵机转动，直至调整激光器的光斑照射在靶面中心位置，使得光斑的中心点与靶面的中心位置重合；

[0047] 步骤S5，结束舵机控制动作。

[0048] 如图3所示，所述步骤S3中，如果激光光斑未处在靶面中心位置，其中心点坐标与靶面中心坐标产生误差，通过坐标点的误差值，控制舵机调整激光器的位置，判断误差是否为0，是则结束操作；否则继续执行步骤S4。

[0049] 如图4所示，所述步骤S4中，根据光斑中心位置与靶面位置的偏差，来控制舵机，使得激光头的光斑打到靶面中心时包括如下步骤：

[0050] 步骤S41，在靶面上建立坐标系，在所述坐标系上确定靶面中心的坐标；

[0051] 步骤S42,通过相机获取光斑位置，第一调节控制模块实时处理激光光斑中心点在所述坐标系上的坐标以及光斑中心坐标相对于靶面中心坐标的实时偏移量；

[0052] 步骤S43，根据处理得到的偏移量通过第二调节控制模块来控制舵机，调整激光器的位置，使得激光光斑处在靶面中心位置，光斑的中心点与靶面的中心位置重合。

[0053] 本领域技术人员可以理解，如图3所示，本发明利用机器视觉的原理，在靶面上建立坐标系，在所述坐标系上确定靶面中心的坐标；通过相机获取光斑位置，第一调节控制模块实时处理激光光斑中心点在所述坐标系上的坐标相对于靶面中心坐标的误差；第二调节控制模块通过误差来控制舵机，调整激光器的位置，使得激光光斑处在靶面中心位置。

[0054] 如果激光光斑没有处在靶面中心位置，其中心点坐标必定会与靶面中心坐标产生误差，通过坐标点的误差值，控制舵机调整激光器的位置。

[0055] 在本发明实施案例中，所述第一调节控制模块，用于解算出来图像上的光斑中心坐标以及光斑中心坐标与靶面中心坐标的误差。所述第一调节控制模块，用于通过误差数据控制舵机，调整激光器位置，使得光斑位于靶面中心位置；本发明中无线通信模块将坐标误差数据传输至第二调节控制模块以及客户端，用户能够查看实时误差数据；本发明能够提高调节装置的自动化程度，具有实时性、高精度、智能化的优势。

[0056] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。