CN102549377A - 平板扫描模块，平板扫描***，用于测量平板扫描模块对准误差的夹具，和利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平板扫描模块、一种平板扫描***、一种用于测量平板扫描模块对准误差的夹具以及一种利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法。平板扫描模块可以包括：分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端并向平板发射线性激光束的第一激光发生器和第二激光发生器；分别位于该虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端并向平板发射线性激光束的第三激光发生器和第四激光发生器；位于该矩形中央部并用于拍摄从该平板反射的激光束的摄像机；和用于支撑该第一到第四激光发生器和该摄像机的框架，从而可以自动扫描该平板的形状并减少测量误差。

Description

平板扫描模块,平板扫描***,用于测量平板扫描模块对准误差的夹具,和利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法

技术领域

本发明涉及一种平板扫描模块、一种平板扫描***、一种用于测量平板扫描模块对准误差的夹具以及利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法，更具体的，涉及一种通过自动扫描平板的形状利用数字控制标记能够自动扫描平板的形状以减少测量误差和操作时间的平板扫描模块、平板扫描***、用于测量平板扫描模块对准误差的夹具以及利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法。

背景技术

船体构造部件通过加工例如平板、弯板、直断面和弯断面钢材等切割和装配件而形成。

在待加工的钢材料上采用线条和符号来预先标记加工信息以提高加工船体作业的精确性和效率的工作称之为“标记”，加工作业依照该标记的信息来执行。

通常的，利用例如卷尺和墨线等工具手工完成该标记。然而，近来，标记数据通过计算机设备处理，且通过数字控制(NC)打标机来自动完成标记。

然而，在所述的数字控制标记中所必须的是，也要利用卷尺等等来人工设置和教导基准点，且因此由于人工操作而产生测量误差，此外由于通过人工操作来测量基准点也需要较长的操作时间。

为解决上述问题，开发了激光视觉***。该激光视觉***是一种通过安装在例如焊接设备的焊炬前端用于测量加工的目标物的设备，且其能用于将焊炬与焊接线对准。

该激光视觉***与诸如焊接设备等加工设备对准安装。然而，由于外界因素，包括如焊接等作业产生的振动或载荷，能改变激光视觉***的安装角或位置，在该激光视觉***和该加工设备之间引起对准误差。

该激光视觉***由包括发射激光束的激光二极管的激光发生器，和用于拍摄该发射的激光束的摄像机组成。该激光二极管和该摄像机彼此对准安装。然而，如上描述的，由于如振动等外界的载荷在实际操作中被施加，因此在该激光二极管和该摄像机之间会产生对准误差。

如果在激光视觉***和加工设备和/或该激光视觉***的组成部件之间存在对准误差，则测量目标的实际数据和通过该激光视觉***测量的测量数据之间也会存在误差。因而，很难保证该激光视觉***的可靠性。

发明内容

技术问题

本发明提供一种平板扫描模块和平板扫描***，其通过自动扫描平板的形状利用采用数字控制标记能够自动扫描平板的形状以减少测量误差和操作时间。

进一步的，本发明提供一种用于测量对准误差的夹具和利用该夹具测量对准误差的方法，该夹具能够检查在平板扫描模块和目标设备之间以及摄像机和该平板扫描模块的激光发生器之间的对准误差，并能测量该测量误差。

技术方案

本发明的一个方面特征在于平板扫描模块，其可具有：分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端并配置成向平板发射线性激光束的第一激光发生器和第二激光发生器，和分别位于该虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端并配置成向平板发射线性激光束的第三激光发生器和第四激光发生器；位于该矩形中央部并用于拍摄从该平板反射的激光束的摄像机；和用于支撑该第一到第四激光发生器和该摄像机的框架。

从第一到第四激光发生器发射的激光束能够向在摄像机下方的平板发射。

倾斜于摄像机光轴的激光束的主轴的倾斜角能够调节。

从第一到第四激光发生器发射的线性激光束能够发射成与平板的外周边相交。

如果平板具有直线型的外周边，该线性激光束能够与直线型的外周边垂直相交。

本发明的另一方面的特征在于平板扫描***，其包括：沿轨道移动的龙门架；沿龙门架移动的滑轮车；分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端并配置成向平板发射激光的第一激光发生器和第二激光发生器，和分别位于该虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端并配置成向平板发射激光的第三激光发生器和第四激光发生器；位于该矩形中央部并用于拍摄从该平板反射的激光束的摄像机；和用于支撑该第一到第四激光发生器和该摄像机并与滑轮车连接的框架。

从第一到第四激光发生器发射的激光束能够向摄像机下方的平板发射。

倾斜于摄像机光轴的激光束的主轴的倾斜角能够调节。

从第一到第四激光发生器发射的线性激光束能够发射成与平板的外周边相交。

如果平板具有直线型的外周边，该线性激光束能够与直线型的外周边垂直相交。

平板扫描***也包括用于在平板上标记具体形状的标记单元。

本发明的另一方面的特征在于测量平板扫描模块的对准误差的夹具，其中从第一激光发生器、第二激光发生器、第三激光发生器和第四激光发生器中选择的一对激光发生器发射线性激光束形成交叉束，用于测量对准误差的夹具测量该一对激光发生器和摄像机之间的以及平板扫描模块和平板扫描模块安装在其上的目标设备之间的对准误差。用于测量对准误差的夹具可以包括：具有交叉束投射到的平坦面的平坦部；和围绕该平坦部并具有与该平坦面相接触的倾斜面的倾斜部。

平坦面可以为正方形，倾斜面可以包括与平坦面的各个边界相接触的四个梯形。

从平坦面倾斜的四个梯形的梯度之间可以相同。

本发明的另一方面的特征在于，通过测量对准误差的夹具来测量该一对激光发生器和摄像机之间的以及平板扫描模块和平板扫描模块安装在其上的目标设备之间的对准误差的方法。该用于测量对准误差的方法可以包括：当一对激光发生器和摄像机已对准和当平板扫描模块和目标设备已对准时，通过拍摄由交叉束投射到平坦部而形成的一对基准线获得基准数据；当一对激光发生器和摄像机之间或平板扫描模块和目标设备之间的至少一个发生对准误差时，利用摄像机通过拍摄由交叉束投射到平坦部而形成的一对测量线获得测量数据；和通过比较基准数据和测量数据计算测量数据相对基准数据的误差。

基准数据可以包括一对基准线中每条线的两端点的第一基准坐标值；并且测量数据可以包括一对测量线中每条线的两端点的第一测量坐标值。

基准数据也可以包括一对基准线中每条线的中心点的第二基准坐标值；并且测量数据也可以包括一对测量线中每条线的中心点的第二测量坐标值。

基准数据也可以包括一对基准线中每条线的长度；并且测量数据也可以包括一对测量线中每条线的长度。

基准数据也可以包括一对基准线中的一条基准线相对另一条基准线的倾斜度；测量数据也可以包括一对测量线中的一条测量线相对另一条测量线的倾斜度。

基准数据也可以包括一对基准线中每条线的宽度；测量数据也可以包括一对测量线中每条线的宽度。

有益效果

本发明能够自动的扫描平板的形状以减少测量误差。

此外，通过自动扫描平板的形状，本发明通过在平板上标记特定形状能够减少操作时间。

进一步的，本发明能够检查在平板扫描模块和目标设备之间以及摄像机和该平板扫描模块的激光发生器之间的对准误差，并能测量该测量误差。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的立体分解图。

图2是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的装配立体图。

图3是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的俯视图。

图4是根据本发明另一个实施例的平板扫描***的立体图。

图5是根据本发明另一个实施例的平板扫描***部分的立体图。

图6-9简要示出采用根据本发明的另一实施例的平板扫描***如何扫描平板。

图10示出根据本发明一个实施例的利用测量平板扫描模块的对准误差的夹具测量对准误差。

图11和12分别为根据本发明一个实施例的测量平板扫描模块的对准误差的夹具的俯视图和主视图。

图13是示出根据本发明另一个实施例的用于测量平板扫描模块的对准误差的方法的流程图。

图14是示出根据本发明另一个实施例的当在测量平板扫描模块的对准误差的方法中获得基准数据时的基准线的俯视图。

图15-18是根据本发明另一个实施例的当在测量平板扫描模块的对准误差的方法中获得测量数据时的测量线的俯视图。

关键元件的说明

具体实施方式

下面，将参照附图描述根据本发明的几个实施例的平板扫描模块，平板扫描***，用于测量平板扫描模块对准误差的夹具，以及利用该夹具测量平板扫描模块对准误差的方法。在参考附图描述本发明时，相同或相应的元件使用相同的附图标记，并且不进行赘述。

图1是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的立体分解图，图2是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的装配立体图，图3是根据本发明一个实施例的平板扫描模块的俯视图。图1-3示出的有平板扫描模块10，第一激光发生器12，第二激光发生器14，第三激光发生器16，第四激光发生器18，摄像机20，托架22，框架24，下箱体26，支撑件28，32，开口30，36和上箱体34。

根据本实施例的平板扫描模块用于扫描平板的形状，并包括：分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端、并向平板发射线性激光束的第一激光发生器12和第二激光发生器14，和分别位于该矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端、并向平板发射线性激光束的第三激光发生器16和第四激光发生器18；用于拍摄从该平板反射的激光束的摄像机20；和用于支撑该第一到第四激光发生器12、14，、16、18和该摄像机20的框架24，从而自动扫描平板的形状并减小测量误差。

利用根据本实施例的平板扫描模块10如下述方法扫描平板形状。首先，当平板扫描模块10沿该平板的外周边移动时激光束以固定间隔发射，该发射的激光束通过摄像机20拍照以获得该激光束的图像。之后，通过处理如上所描述的获得的图像，该平板的形状被扫描出。

第一激光发生器12、第二激光发生器14、第三激光发生器16和第四激光发生器18发射线性激光束。所述线性激光束被发射出与平板的外周边相交，摄像机20拍摄由该平板反射的激光束。

就是说，当被发射的与平板的外周边相交的线性激光束被平板反射时，该反射的激光束的形状按照平板的外周边的形状相应改变，且通过摄像机20拍摄激光束改变的形状获得图像。

根据本实施例的平板扫描模块10通过沿着直线方向或与该直线方向垂直相交的方向移动来扫描平板的外周形状。

为了扫描平板的外周形状，第一激光发生器12和第二激光发生器14分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端，第三激光发生器16和第四激光发生器18分别位于该虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端。通过上述配置，第一激光发生器12和第三激光发生器16设置为彼此邻近。

第一激光发生器12和第二激光发生器14组成一对，向彼此相向的平板的外周边发射激光束。

此外，第三激光发生器16和第四激光发生器18组成一对，向彼此相向的平板的外周边发射激光束。

摄像机20位于该虚拟矩形的中央部并拍摄由第一到第四激光发生器12、14、16、18发射并从该平板反射的激光束。这样，通过将一个摄像机20设置在中央部和将设在该虚拟矩形的各个端部的激光发生器12、14、16、18以倾斜的方式布置以使得激光束朝在摄像机20下方的平板发射，通过激光发生器12、14、16、18发射的激光束能够被摄像机20拍摄。

同时，能够调节倾斜于摄像机的光轴的激光束主轴的倾斜角。为此，可以通过利用具有可调倾斜角的托架22将激光发生器12、14、16、18连接到框架24。

参照图7和9来详细描述，该倾斜角可以定义为由摄像机的光轴21和向平板46发射并投射在平板46上的线性激光束13界定出的虚拟面与由投射在平板46的上的线性激光束13和由激光发生器12、14发射的激光束的主轴15界定出的虚拟面所形成的角。通过托架22可调节该倾斜角的大小。

从激光二极管发射出的激光束经过光学处理沿两个方向发射形成该线性激光束。等分该线性激光束的发射角的虚拟线可以定义为该线性激光束的主轴15。

由于可以通过调节倾斜角来调节投射到平板46的线性激光束13的宽度，因此通过摄像机20可以容易的获得图像。例如，如果斜面47的宽度窄且倾斜角急剧陡峭，通过摄像机20获得线性激光束13的图像会具有较低的分辨率。这种情况下，通过增大倾斜角，投向平板46的线性激光束13可以变宽从而使得更容易获得该激光束的图像。

框架24支撑设置在虚拟矩形上的第一激光发生器12、第二激光发生器14、第三激光发生器16、第四激光发生器18以及摄像机20。尽管，在本实施例中，一矩形板用作框架24，但框架24不限制于本实施例所显示的，且应该意识到可以使用各种形式的框架，例如，通过组装杆形式的钢材形成框架。

通过多个支撑件28、32将下箱体26、框架24和上箱体34互相连接以保护平板扫描模块10。

下箱体26上与激光发生器12、14、16、18相对应的位置形成有开口30，激光束通过开口30发射。

此外，在上箱体34上形成有开口36以与其它设备相连，其它设备能通过该开口36与框架24相连。

在另一实施例中，如果平板具有直的外周边，可以发射与该直的外周边垂直相交的线性激光束。如果平板为多边形并因此具有不同方向的外周边，可以照射与外周边在每个方向垂直交叉的线性激光束，从而使得摄像机能拍摄反射的激光束。

图4是根据本发明另一个实施例的平板扫描***的立体图，图5是根据本发明另一个实施例的平板扫描***部分的立体图。图4和图5中示出的有，平板扫描模块10、轨道38、龙门架40、滑轮车轨道42、滑轮车44、平板46、保持架48、矩形框架50、连接杆52、连接件54和标记单元56。

根据本实施例的平板扫描***是用于扫描平板46的形状并包括：沿轨道38移动的龙门架40；沿龙门架40移动的滑轮车44；分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端、并向平板46发射线性激光束的第一激光发生器和第二激光发生器；分别位于该虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端、并向平板46发射线性激光束的第三激光发生器和第四激光发生器；拍摄从该平板46反射的激光束13(参见图7)的摄像机20；支撑第一到第四激光发生器和摄像机20并连接到滑轮车44的框架，由此自动扫描平板46的形状并减小测量误差。

根据本实施例的平板扫描***通过将之前描述的平板扫描模块10附接在龙门架自动控制装置上来扫描平板46的形状，该龙门架自动控制装置包括沿轨道38移动的龙门架40和沿龙门架40移动的滑轮车44。

在本实施例的描述中，与之前描述过的平板扫描模块10相同的任何元件的描述将不再重复。

龙门架40为沿着两个平行轨道38移动的门形结构，滑轮车44为沿龙门架40的长度方向移动的可移动滑动轮。可将多种装置，诸如可通过移动龙门架40和滑轮车44而被移动到平面上某一位置的测量仪器、焊机和切割工具等，附接到滑轮车44上。

本实施例通过将之前描述的平板扫描模块10附接到滑轮车44上来扫描平板46的形状。

在利用附接到该滑轮车44的平板扫描模块10扫描平板46的形状的方法中，通过移动龙门架40和滑轮车44使得平板扫描模块10沿着平板46的外周边移动时，线性激光束首先从该平板扫描模块10的激光发生器发射出，然后，摄像机20拍摄从平板46反射的该激光束以获得图像。然后，将获得的图像转化成图像数据，并且通过处理该图像数据扫描得到平板46的形状。

平板扫描模块10的摄像机置于待扫描的平板46的外周边的上部，并拍摄从激光发生器发射出的与平板46的外周边相交的线性激光束的反射图像。

设在水平方向(图4的X方向)上的第一激光发生器和第二激光发生器，分别发射线性激光束以扫描待扫描的平板46的纵向外周边。设在垂直方向(图4的Y方向)上的第三激光发生器和第四激光发生器，分别发射线性激光束以扫描待扫描的平板46的水平方向上的外周边。

本实施例中，保持架48将平板扫描模块10连接到滑轮车44，其由矩形框架50和连接杆52构成，连接杆52从该矩形框架50的两底端伸出。

该矩形框架50的一个面与滑轮车44耦接，并利用连接件54将从矩形框架50的另一面两端部伸出的连接杆52中的一个与平板扫描模块10连接，连接杆52中的另一个与将在下文中描述的标记单元56相连接。通过平板扫描模块10的上箱体34的开口36，连接件54连接到框架24上，从而将框架24与滑轮车44连接。

根据本实施例的平板扫描***除了通过将之前描述的平板扫描模块10附接到龙门架自动控制装置上扫描平板46的形状，还利用附接到滑轮车44上的标记单元56能够在平板46上标记具体形状，该龙门架自动控制装置包括沿着轨道38移动的龙门架40和沿着龙门架40移动的滑轮车44。

用于形成船体的平板46将被标上各种纵向部件的焊接位置和平板46上的切割位置，并且利用例如标记平板46的传输件，将平板46加载到龙门架40的底部。

一旦平板46被加载，需要设置一个用于标记的基准点。为此，利用附接到滑轮车44的平板扫描模块10扫描平板46的形状。根据该扫描平板46的形状，利用标记单元56将纵向元件的焊接位置和切割位置的特定形状标记在平板46上。

根据本实施例的标记单元56具有通过从氧气嘴喷射锌粉来点燃备用火焰的标记焊炬。下文中，将描述使用该标记焊炬来标记具体形状的方法。

一旦使用平板扫描模块10扫描了平板46的形状，该平板46的具***置被设定一坐标，通过该坐标，标记焊炬在该平板46上移动以标记该具体形状。

在板46的形状是可以预见的情况下，可以通过扫描平板46外周边的具体区域来设置基准点。例如，如果具体形状是标记在矩形板46上，可以仅扫描矩形平板46的顶点区域以将顶点的位置设定为坐标，然后通过标记焊炬来标记该特定形状。

由于可通过移动龙门架40和滑轮车44将标记焊炬移动到平板46上的一个特定位置，因此通过这种方式，可以在平板46上标记具体形状。

尽管在本实施例中利用标记焊炬作为标记单元56将具体形状标记到平板46上，但同时也可是使用不同的方式，例如打孔标记，绘制(painting)等将具体形状标记到平板46上。

图6-9简要示出采用根据本发明的另一实施例的平板扫描***如何扫描平板。在图6-9示出的有平板扫描模块10、第一激光发生器12、第二激光发生器14、主轴15、第三激光发生器16、第四激光发生器18、摄像机20、光轴21、平板46和斜面47。

图6和图7为描述利用设置在水平方向上(图4中X方向)的第一激光发生器12扫描平板46的纵向外周边的方法。为了扫描平板46的左侧外周边，摄像机20置于左侧外周边的上方，且平板扫描模块10沿着左侧外周边移动。当平板扫描模块10移动时，第一激光发生器12以固定间隔发射出激光束，摄像机20拍摄投射在平板46上并被其反射的线性激光束13。从第一激光发生器12发射出的线性激光束13与平板46的纵向外周边相交，线性激光束13的形状根据平板46的外周边的形状而改变，通过摄像机20拍摄激光束13的改变的形状获得图像。例如，如果斜面47形成在平板46的外周边用于焊接该平板46，会将激光束13拍摄成如图7所示的弯曲形式，如果平板扫描模块10置于平板46的外部的平台上，将拍摄出线状的激光束。因此，可以从拍摄的激光束13的图像扫描出该平板46的形状。

图8和图9用于描述利用设置在水平方向上(图4中X方向)的第二激光发生器14扫描平板46的纵向外周边的方法。为了扫描平板46的右侧外周边，利用滑轮车44将平板扫描模块10朝向平板46的右侧外周边移动。当平板扫描模块10沿着右侧外周边移动时，第二激光发生器14发射出线性激光束13，摄像机20拍摄到反射的线性激光束13以扫描出该平板46的右侧外周边的形状。

这样，第一激光发生器12和第二激光发生器14互相组成一对，分别向平板46的彼此相向的纵向外周边发射激光束13。

设置在垂直方向(图4中Y方向)上的第三激光发生器16和第四激光发生器18用于扫描平板46的横向外周边，第三激光发生器16和第四激光发生器18互相组成一对，分别向平板46的彼此相向的横向外周边发射激光束13。

利用第三激光发生器16和第四激光发生器18扫描平板46的方法与之前描述的利用第一激光发生器12和第二激光发生器14扫描平板46的方法类似，因此在此不再重复描述。

尽管本实施例中描述了扫描矩形平板46的形状，但可以意识到的是其它各种形状的平板46，包括圆形和多边形等，也可以被扫描，因为如上所描述的，利用第一激光发生器12和第二激光发生器14可以扫描平板46的纵向外周边和利用第三激光发生器16和第四激光发生器18可以扫描横向外周边。

图10示出根据本发明一个实施例的利用测量平板扫描模块的对准误差的夹具来测量对准误差。

如图10中所示，本实施例中提供一个用于测量平板扫描模块10的对准误差的夹具，其包括平坦部120和倾斜部130。

所述测量对准误差的夹具110用于测量平板扫描模块10和目标设备105之间的对准误差，其中平板扫描模块安装在目标设备上。此外，所述测量对准误差的夹具110用于测量激光发生器和摄像机之间的对准误差，激光发生器和摄像机是平板扫描模块10的部件。

在上面已经描述了平板扫描模块10的具体配置，因此在此不再重复描述。

从之前描述的平板扫描模块10的第一激光发生器、第二激光发生器、第三激光发生器和第四激光发生器中选择的一对激光发生器发射线性激光束形成交叉束，摄像机拍摄投射到测量对准误差的夹具110上的该交叉束。

第一激光发生器和第三激光发生器可以彼此形成一对以形成该交叉束，第二激光发生器和第四激光发生器可以彼此形成一对以形成该交叉束。此外，第一激光发生器和第四激光发生器可以彼此形成一对以形成该交叉束，第二激光发生器和第三激光发生器可以彼此形成一对以形成该交叉束。

根据本实施例，通过摄像机拍摄的图像输入进控制器(未示出)，该控制器通过从图像的基准线和测量线中提取后述的第一和第二基准坐标值、第一和第二测量坐标值以及诸如基准线和测量线(投射在平坦部120上的交叉束显示的图像)的长度、倾斜度和宽度等基准数据和测量数据，能够计算出对准误差。

这样，根据本实施例，可以检查平板扫描模块10和目标设备105之间的对准误差，且可以容易地测量该对准误差的等级。此外，可以检查摄像机和平板扫描模块10的一对激光发生器之间的对准误差，且可以容易地测量该对准误差的等级。

图11和12分别为根据本发明一个实施例的测量平板扫描模块的对准误差的夹具的俯视图和主视图。

如图10-12所示的，平坦部120具有交叉束投射到的平坦面。换句话说，从第一到第四激光发生器中选择的一对激光发生器产生的交叉束投射到该平坦部120的平坦面和倾斜部130的倾斜面上以在该平坦部120的表面形成基准线和测量线。

从而，从一对激光发生器投射的交叉束，基准线和测量线可以在平坦部120上显示为直线，这样可以更为精确地分别获得当该平板扫描模块对准时的基准数据和当平板扫描模块的对准误差发生时的测量数据。

这种情况下，平坦部120的平坦面为正方形，如图10-12所示。由于该平坦部120具有正方形表面，因而当该平板扫描模块10对准时，显示在该平坦部120上的一对基准线具有相同的长度，使得更容易地计算对准误差。

倾斜部130围绕平坦部120并具有与平坦面接触的倾斜面，如图10-12所示。该倾斜部130沿着该平坦部120的边界且从该平坦部120的平坦面相倾斜地形成。从而，在平坦部120和倾斜部130的边界线(如，平坦面的一边界)形成位置能够通过摄像机被容易地提取的特殊的点，使得可以更加容易地提取到精确的基准数据和测量数据。

倾斜部130的倾斜面可以包括四个与该平坦面的边界相接触的梯形，如图10-12所示。如上所述，由于平坦部120的平坦面为正方形，由四个梯形形成的倾斜面各自与正方形平坦面相接触。

同样的，如图10-12所示，所有四个梯形具有从该平坦面倾斜的相同的梯度。换句话说，倾斜部130的梯形倾斜面以相同的角度从该平坦面倾斜。

结果，如图10-12所示，根据本实施例的用于测量对准误差的夹具110实现为具有正方形底座的平头角锥体的形状。从而，用于测量对准误差的夹具110为横向和纵向对称，使得可以更加容易地检查平板扫描模块10的对准误差和更加精确地测量对准误差。

下文中，将描述根据本发明的另一个实施例的用于测量平板扫描模块的对准误差的方法。

图13是示出根据本发明另一个实施例的用于测量平板扫描模块的对准误差的方法的流程图。

参照图10和13，根据本实施例的用于测量平板扫描模块的对准误差的方法，其利用之前描述的测量对准误差的夹具110测量激光发生器和摄像机之间以及平板扫描模块10和目标设备105之间的对准误差，可以包括以下步骤：当平板扫描模块对准时获得基准数据，当平板扫描模块的对准误差出现时获得测量数据，以及计算该测量数据相对于该基准数据的误差。

根据本实施例，可以检查平板扫描模块10和目标设备105之间的对准误差，以及可以容易地测量该对准误差的等级。此外，可以检查摄像机和平板扫描模块10的激光发生器之间的对准误差，以及可以容易地测量该对准误差的等级。

更具体的，在根据本实施例的用于测量平板扫描模块的对准误差的方法中，分别地，激光发生器与摄像机对准并且平板扫描模块10和目标设备105对准的同时，用于测量对准误差的夹具110首先与目标设备105对准(S110)。

在这种情况中，基准点(fiducial point)对准单元(未示出)可以设在用于测量对准误差的夹具110的倾斜部130的横向方向上。因此，通过利用该基准点对准单元，用于测量对准误差的夹具110和目标设备105可以更有效地对准。

然后，当激光发生器和摄像机以及平板扫描模块10和目标设备105均彼此对准时，由投射到平坦面120的交叉束形成的一对基准线被摄像机拍摄以获得基准数据(S120)。

图14是示出根据本发明另一个实施例的当在测量平板扫描模块的对准误差的方法中获得基准数据时的基准线的俯视图。

如图14所示，通过摄像机拍摄到的图像显示一对基准线150a、150b，其由交叉束投射到平坦面120而形成。从而，从这些基准线150a、150b中可以提取基准数据。这里，该基准数据可以包括第一基准坐标值，第二基准坐标值，以及该基准线的长度和倾斜度。

第一基准坐标值是指一对基准线150a、150b的四个端点a1、a2、b1、b2的二维坐标值。如图14所示，由交叉束形成在用于测量对准误差的夹具110上的图像被测量对准误差的夹具110所弯曲以形成特定点。从而，获得该一对基准线150a、150b的四个端点a1、a2、b1、b2的二维坐标值作为第一基准坐标值。

第二基准坐标值是指该一对基准线150a、150b的中心点的二维坐标值。这个第二基准坐标值可以利用上述第一基准坐标值计算得到。

例如，一条基准线150a中的两个端点a1、a2的二维坐标值为第一基准坐标值。这种情况下，可以得到该第一基准坐标值的中间点作为该第二基准坐标值。

通过利用上述的第一基准坐标值也可以计算得到一对基准线150a、150b的长度和倾斜度。例如，可以得到一条基准线150a的两个端点a1、a2的两个第一基准坐标值之间的距离作为该相关的基准线150a的长度，以及从该两个第一基准坐标值可以计算得到作为基准轴的该剩下的基准线150b的倾斜度。

此外，该一对基准线150a、150b的宽度可以从上述基准数据中得到。

接下来，当激光发生器和摄像机之间和/或平板扫描模块和目标设备之间的对准误差产生时，由交叉束投射到平坦部120形成的一对测量线150c，150d被摄像机拍摄到以得到该测量数据(S130)。

这样，为得到该测量数据，如为得到基准数据的上述步骤一样，需要利用基准点对准单元将用于测量对准误差的夹具110与目标设备105对准。从而，用于测量对准误差的夹具110可以保持在相对于该目标设备105的一个相对位置，该相对位置与得到基准数据时一样得到。

图15-18是根据本发明另一个实施例的当在测量平板扫描模块的对准误差的方法中获得测量数据时的测量线的俯视图。

如图15-18所示，摄像机拍摄的图像显示了通过交叉线投射到平坦部120上形成的一对测量线150c、150d。从而，可以从该测量线150c、150d提取得到测量数据。在此，和基准数据一样，该测量数据可以包括第一测量坐标值，第二测量坐标值，以及该测量线的长度和倾斜度。

第一测量坐标值为一对测量线150c、150d的四个端点c1、c2、d1、d2的二维坐标值。第二测量坐标值为一对测量线150c、150d的中心点的二维坐标值且可以通过利用第一测量坐标值计算得到。也可以通过利用第一测量坐标值计算得到该一对测量线150c、150d的长度和倾斜度。此外，测量线的宽度也可以从上述测量数据中得到。

接下来，通过将基准数据与测量数据相比较，可以计算得到该测量数据相对于该基准数据的误差(S140)。经过上述步骤得到基准数据和测量数据并比较这些数据，可以容易地检查出平板扫描模块10(参见图10)和目标设备105(参见图10)之间或者激光发生器和摄像机之间的对准误差。

而且，通过计算该测量数据相对于该基准数据的误差，可以容易地测量平板扫描模块10(参见图10)和目标设备105(参见图10)之间或者激光发生器和摄像机之间的对准误差的等级。

进一步的，通过比较基准数据和测量数据中与宽度有关的数据，可以容易地校验激光发生器中的故障。

参照图14和15，测量数据中的线长、倾斜度和宽度均与基准数据中相同，除了测量数据中线的交叉点相比于基准数据中交叉点有水平方向上的变化。

通过此，可以验证平板扫描模块10的中心点相对于该目标设备在水平方向上有变化。从而，可以推断平板扫描模块10没有与该目标设备105对准。

参照图14到16，测量数据中的线的宽度与之前得到的基准数据的宽度相同。然而，线的长度和倾斜度与基准数据的不同。即，一条测量线150c的长度与相应的基准线150a的长度不同，一条测量线150c与另一测量线150d之间的倾斜度与一对基准线150a、150b之间的倾斜度不同。

通过此，可以验证在激光发生器中产生交叉束的一对激光二极管的夹角(separation angle)已经从对准状态变形。

参照图14和17，该测量数据的线长度、线斜度和线宽度与之前得到的基准数据的相同，然而，由摄像机拍摄并在图17中显示的用于测量对准误差的夹具110和一对投射在其上的测量线150c、150d的图像与图14中显示的图像相比旋转了一定角度。

通过此，可以验证仅有摄像机从对准位置扭转。

参照图14和18，一对测量线150c、150d中的一条测量线150c的宽度比相应的基准线150a的宽度小。通过此，可以验证激光发生器中的一对激光二极管的中的一个已经损坏或者恶化了。

至此，已经描述了本发明的几种实施方式，但应该意识到本领域技术人员能够容易地将本发明修改成本发明所属的范围，任何修改将包括在通过附属权利要求限定的本发明的技术思想内。

Claims (20)

1.一种平板扫描模块，包括：

第一激光发生器和第二激光发生器，所述第一激光发生器和第二激光发生器分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端并配置成向所述平板发射线性激光束；

第三激光发生器和第四激光发生器，所述第三激光发生器和第四激光发生器分别位于所述虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端并配置成向所述平板发射线性激光束；

摄像机，其位于所述矩形中央部并配置成拍摄从所述平板反射的激光束；和

框架，其用于支撑所述第一到第四激光发生器和摄像机。

2.根据权利要求1所述的模块，其中，从所述第一到第四激光发生器发射出的激光束对所述摄像机下方的所述平板发射。

3.根据权利要求2所述的模块，其中，倾斜于所述摄像机光轴的所述激光束的主轴的倾斜角能够调节。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块，其中，从所述第一到第四激光发生器发射出的线性激光束发射成与所述平板的外周边相交。

5.根据权利要求4所述的模块，其中，所述平板具有直线型的外周边，以及该线性激光束与所述直线型的外周边垂直相交。

6.一种平板扫描***，包括：

沿轨道移动的龙门架；

沿所述龙门架移动的滑轮车；

分别位于一个虚拟矩形其中一边的任意一端、并配置成向所述平板发射线性激光束的第一激光发生器和第二激光发生器；

分别位于所述虚拟矩形的与所述一边相邻的另一边的任意一端、并配置成向所述平板发射线性激光束的第三激光发生器和第四激光发生器；

位于所述矩形中央部并配置成拍摄从该平板反射的激光束的摄像机；和

用于支撑所述第一到第四激光发生器和该摄像机、并与所述滑轮车连接的框架。

7.根据权利要求6所述的***，其中，从所述第一到第四激光发生器发射出的激光束对所述摄像机下方的所述平板发射。

8.根据权利要求7所述的***，其中，倾斜于所述摄像机光轴的所述激光束的主轴的倾斜角能够调节。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的***，其中，从所述第一到第四激光发生器发射出的线性激光束发射成与所述平板的外周边相交。

10.根据权利要求9所述的***，其中，所述平板具有直线型的外周边，以及该线性激光束与所述直线型的外周边垂直相交。

11.根据权利要求6所述的***，还包括连接到所述滑轮车并配置成在所述平板上标记具体形状的标记单元。

12.一种夹具，用于测量权利要求1-5中任一项所述的平板扫描模块的对准误差，从所述第一激光发生器、第二激光发生器、第三激光发生器和第四激光发生器中选择的一对激光发生器发射出线性激光束形成交叉束，用于测量对准误差的所述夹具配置成测量该一对激光发生器和所述摄像机之间的以及所述平板扫描模块和所述平板扫描模块安装在其上的目标设备之间的对准误差，用于测量对准误差的该夹具包括：

平坦部，其具有所述交叉束投射到的平坦面；和

倾斜部，其围绕该平坦部并具有与该平坦面相连接的倾斜面。

13.根据权利要求12所述的夹具，其中所述平坦面为正方形，并且

其中所述倾斜面包括与所述平坦面的各个边界相接触的四个梯形。

14.根据权利要求13所述的夹具，其中从所述平坦面倾斜的四个梯形的梯度互相相同。

15.一种利用权利要求12-14中任一项的测量对准误差的夹具来测量所述一对激光发生器和摄像机之间的以及平板扫描模块和平板扫描模块安装在其上的目标设备之间的对准误差的方法，该方法包括：

当所述一对激光发生器和摄像机已对准和当所述平板扫描模块和目标设备已对准时，通过拍摄由向平坦部发射交叉束而形成的一对基准线获得基准数据；

当所述一对激光发生器和摄像机之间或平板扫描模块和目标设备之间的至少一个发生对准误差时，利用摄像机通过拍摄由向平坦部发射交叉束而形成的一对测量线获得测量数据；以及

通过比较所述基准数据和测量数据来计算所述测量数据相对所述基准数据的误差。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述基准数据包括所述一对基准线中每条线的两端点的第一基准坐标值，并且

其中所述测量数据包括一对测量线中每条线的两端点的第一测量坐标值。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准数据还包括所述一对基准线中每条线的中心点的第二基准坐标值，并且

其中所述测量数据还包括所述一对测量线中每条线的中心点的第二测量坐标值。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准数据还包括所述一对基准线中每条线的长度，并且

其中所述测量数据还包括所述一对测量线中每条线的长度。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准数据还包括所述一对基准线中的一条基准线相对于另一条基准线的倾斜度，并且

其中所述测量数据还包括所述一对测量线中的一条测量线相对于另一条测量线的倾斜度。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准数据还包括所述一对基准线中每条线的宽度，并且

其中所述测量数据还包括所述一对测量线中每条线的宽度。

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