一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法
【專利摘要】本發(fā)明之目的就是提供一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法，將雙相機測量系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)光傳感器組合使用，將傳感器固定在一個測量標(biāo)定板上，在板子的上面粘貼攝影測量編碼標(biāo)志，在線測量之前，標(biāo)定出標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在結(jié)構(gòu)光傳感器坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將這些攝影測量編碼標(biāo)志作為標(biāo)定數(shù)據(jù)實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的拼接；在系統(tǒng)標(biāo)定的基礎(chǔ)上實現(xiàn)在線測量，標(biāo)定板每移動一個位置，雙相機測量系統(tǒng)通過測量標(biāo)定板上的攝影編碼點，將結(jié)構(gòu)光傳感器采集的二維方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線測量；本發(fā)明具有測量效率高，速度快，測量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣，有效用于各種產(chǎn)品外形尺寸的在線檢測，具有很強的實際應(yīng)用價。
【專利說明】
一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及測量方法，特別是一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測 量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)生產(chǎn)中，對各種產(chǎn)品外形的尺寸進(jìn)行測量是常有之事，包括對長度、高度、 平面度的在線測量，目前，常用的測量方法有利用雙相機攝影測量系統(tǒng)或是采用結(jié)構(gòu)光傳 感器，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)信息后再進(jìn)行處理，所述的雙相機攝影測量系統(tǒng):立體視覺技術(shù)是機器 人技術(shù)研究中最為活躍的一個分支，是智能機器人的重要標(biāo)志。雙相機攝影測量系統(tǒng)是通 過對同一目標(biāo)的兩幅圖像提取、識別、匹配和解釋，重建三維環(huán)境信息的過程。
[0003] 結(jié)構(gòu)光傳感器:結(jié)構(gòu)光傳感器是利用三角反射式原理，傳感器中感光片是一個矩 陣，因此傳感器可以打出一條激光線，可以同時測量激光線上所有點的二維坐標(biāo)，分別為X 方向和Y方向，即激光線上點的坐標(biāo)可表示為(Χ，γ)。如果要測量一個產(chǎn)品的外形尺寸，需要 移動結(jié)構(gòu)光傳感器，將結(jié)構(gòu)光傳感器測量點拼接到一起，給激光線上點添加一個Ζ方向的坐 標(biāo)，即表示為(Χ，γ，ζ)，合成3D數(shù)據(jù)實現(xiàn)外形尺寸測量。結(jié)構(gòu)光傳感器每移動一個位置只能 得到一條激光線上每個激光點的二維方向的坐標(biāo)，即表示為（x，y)，如果想要得到3D數(shù)據(jù) (X、Y、Z)需要移動結(jié)構(gòu)光傳感器。
[0004] 而且上述測量方法均是分別進(jìn)行的，測量速度慢，工作效率低，測量準(zhǔn)確性也較 差，因此，如何將雙相機攝影系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)光傳感器結(jié)合起來對產(chǎn)品的外形尺寸進(jìn)行快速、準(zhǔn) 確的在線測量，如何將每條激光線拼接起來，得到完整的3D數(shù)據(jù)完成在線測量至今未見有 公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述情況，本發(fā)明之目的就是提供一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實 時在線測量方法，可有效解決將雙相機攝像測量及結(jié)構(gòu)光傳感器結(jié)合在一起快速、準(zhǔn)確對 產(chǎn)品外形、尺寸進(jìn)行在線測量的問題。
[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，將雙相機測量系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)光傳感器組合使用，將傳感 器固定在一個測量標(biāo)定板上，在板子的上面粘貼攝影測量編碼標(biāo)志，在線測量之前，標(biāo)定出 標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在結(jié)構(gòu)光傳感器坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)(bX、bY、bZ)，將這些攝 影測量編碼標(biāo)志作為標(biāo)定數(shù)據(jù)實現(xiàn)3D(X、Y、Z)數(shù)據(jù)的拼接；
[0007] 在系統(tǒng)標(biāo)定的基礎(chǔ)上實現(xiàn)在線測量，標(biāo)定板每移動一個位置，雙相機測量系統(tǒng)通 過測量標(biāo)定板上的攝影編碼點，將結(jié)構(gòu)光傳感器采集的二維方向的坐標(biāo)(x，y)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 三維方向（3D)的坐標(biāo)(X、Y、Z)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線測量;具體包括以下步驟：
[0008] (1 )、結(jié)構(gòu)光傳感器測量坐標(biāo)系與攝影測量編碼標(biāo)志關(guān)系的標(biāo)定:將雙相機測量系 統(tǒng)與結(jié)構(gòu)光傳感器組合使用，先將傳感器固定在測量標(biāo)定板上，同時在測量標(biāo)定板上面粘 貼三行三列攝影測量編碼標(biāo)志，（見圖3所示)標(biāo)志點間距50mm，在線測量之前，先標(biāo)出測量 標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在激光傳感器坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)(bX，bY，bZ)，將測量標(biāo)定 板上的攝影測量編碼標(biāo)志的三維坐標(biāo)(bX、bY、bZ)作為標(biāo)定參數(shù)，實現(xiàn)使用標(biāo)定參數(shù)三維方 向（3D)的坐標(biāo)(X、Y、Z)數(shù)據(jù)的拼接;所述的編碼標(biāo)志是一種自身帶有數(shù)字編碼信息的人工 標(biāo)志，所述的測量標(biāo)定板是粘貼有用于攝影測量的編碼標(biāo)志的鋁合金板；
[0009] (2)、雙相機攝影測量系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)光傳感器的在線測量:通過標(biāo)定，得到標(biāo)定板上 的測量編碼標(biāo)志在激光傳感器坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(bX、bY、bZ)，雙相機測量系統(tǒng)通過測量標(biāo)定 板上的編碼標(biāo)志，得到測量標(biāo)定板上的編碼標(biāo)志在雙相機測量系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（sX、 sY、sZ)，同時用計算機軟件采集傳感器的測量數(shù)據(jù)，將標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在攝 影測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(sX、s Y、sZ)和在激光傳感器坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(bX、bY、bZ)進(jìn)行公共 點轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)激光傳感器的坐標(biāo)系與雙相機測量坐標(biāo)系之間的關(guān)系TCoor = (X0，Y0，Z0，εχ， ey，ez)，在線測量時，激光傳感器的測量點轉(zhuǎn)換到攝影測量坐標(biāo)系下，從而實現(xiàn)每次標(biāo)定板 和傳感器一起移動，將傳感器每次采集的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換到雙相機測量坐標(biāo)系下，對傳感器采 集測量數(shù)據(jù)拼接，達(dá)到對產(chǎn)品的三維方向（3D)的坐標(biāo)的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)在線產(chǎn)品的測量。
[0010] 本發(fā)明是將雙相機測量系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)光傳感器結(jié)合在一起，創(chuàng)新性地提供一種基于 雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法，具有測量效率高，速度快，測量準(zhǔn)確，應(yīng) 用范圍廣，有效用于各種產(chǎn)品外形尺寸的在線檢測，研究測量方法可以快速測量產(chǎn)品的長 度、高度、平面度等等，實現(xiàn)產(chǎn)品的各種外形尺寸的在線檢測，實時提供測量結(jié)果，具有很強 的實際應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明工藝流程圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明工藝標(biāo)定流程圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明攝影測量編碼標(biāo)志圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)裝配圖；
[0015] 圖5為本發(fā)明攝影測量條帶（點）圖；
[0016] 圖6為本發(fā)明Kardan旋轉(zhuǎn)示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)說明，
[0018] 本發(fā)明在具體實施中，如圖1、圖2所示，包括以下步驟：
[0019] (1)、將雙相機測量系統(tǒng)中的兩個相機分別安裝到兩個三腳架上，構(gòu)成雙相機測量 系統(tǒng)，將傳感器固定在粘貼有編碼標(biāo)志的鋁合金板上，在鋁合金板上粘貼三行三列攝影測 量編碼標(biāo)志，標(biāo)志點的間距為50mm;(見圖3、圖4所示）
[0020] (2)、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向四個位置-5〇1111]1，-10〇1111]1，5〇1]11]1，10〇1]11]1，首先在傳感 器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向-50mm位置放置均勻分布有攝影測量編碼標(biāo)志點的攝影測量條帶點，如 圖5所示，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感 器的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)；
[0021] (3)、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是 否和傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，確認(rèn)雙相機測量的點與傳感器測量 的點是同一個點，即同名點，將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY1點 集，雙相機測量系統(tǒng)采集SY1的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG1點集；
[0022] (4)、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向-100mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量 編碼標(biāo)志點的條帶上，如圖5所示，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo) 志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感器的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分 隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)；
[0023] (5)、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是 否和傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的 點是同一個點，確認(rèn)為同名點;將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY2 點集;雙相機測量系統(tǒng)采集SY2的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG2點集；
[0024] (6)、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向50mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量編 碼標(biāo)志點，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感 器的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)；
[0025] (7)、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是 否和傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的 點是同一個點，確認(rèn)為同名點;將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY3 點集，雙相機測量系統(tǒng)采集S32的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG3點集；
[0026] (8)、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向100mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量 編碼標(biāo)志點，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳 感器的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個 數(shù)；
[0027] (9)、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是 否和傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的 點是同一個點，卻認(rèn)為同名點;將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY4 點集，雙相機測量系統(tǒng)采集SY4的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG4點集；
[0028] (10)、以上得到測量點集SY1，SY2，SY3，SY4，JG1，JG2，JG3，JG4;然后將JG1-JG4點 集作為參考點;通過公共點轉(zhuǎn)換；
[0029]激光傳感器坐標(biāo)系與雙相機攝影測量坐標(biāo)系是兩個不同坐標(biāo)系，因此兩坐標(biāo)系之 間有三個平移參數(shù)和三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)，記為T，三個平移量(X0，Y0，Z0)，三個旋轉(zhuǎn)量（εX，ey，ε ζ)，設(shè)激光傳感器坐標(biāo)系坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(Χ，Υ，Ζ)，在攝影測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(x，y， z)，激光傳感器坐標(biāo)系與攝影測量坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
[0031] 通過解算該方程從而就可求出坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)T，ai，bi，C1，a 2，b2，C2，a3，b3，C3為旋 轉(zhuǎn)矩陣的9個參數(shù)；
[0032] 將四組測量點和四組參考點計算出新的激光傳感器坐標(biāo)系；
[0033] (11 )、將攝影測量測得的標(biāo)定點轉(zhuǎn)換到激光傳感器坐標(biāo)系下，方法是先將激光傳 感器測量坐標(biāo)系0-ΧΥΖ縮放k倍，再按Kardan進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如圖6所示，首先繞X軸旋轉(zhuǎn)ε χ，此時Z 軸到達(dá)OYZ與ΟΥζ兩面的交線位置，其次繞旋轉(zhuǎn)后的Y軸旋轉(zhuǎn)ey，使Z軸最終到達(dá)z軸，最后繞z 軸旋轉(zhuǎn)εζ，最終使X、Y軸分別與x、y軸重合；
[0034]平移(X0，Y0，Z0)，轉(zhuǎn)換到被攝影測量坐標(biāo)系o-xyz中，點P在0-ΧΥΖ中的坐標(biāo)為(X， Y，Z)，在ο-xyz中的坐標(biāo)為(x，y，z)，則有：
[0036] 其中Μ稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，其中已1，131，(31，&2，匕2,02，&3，匕3,03，為旋轉(zhuǎn)角（￡^丫，62)的九個 函數(shù)，其中k為尺度因子;其中，
[0038] (12)、在線測量:移動激光傳感器與標(biāo)定板到另外一個位置，激光傳感器與標(biāo)定板 掃描測量產(chǎn)品一條激光線數(shù)據(jù)，雙相機攝影測量系統(tǒng)同時測量標(biāo)定板上的標(biāo)定點，通過標(biāo) 定點在激光傳感器坐標(biāo)系與雙相機攝影測量坐標(biāo)系下關(guān)系，激光線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到攝影測量坐 標(biāo)系下，在線測量出產(chǎn)品的3D方向數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品的在線測量。
[0039] 本發(fā)明經(jīng)實地應(yīng)用和反復(fù)試驗，取得了非常好的有益技術(shù)效果，如實地對某一個 工件進(jìn)行在線掃描測量，該公件有上下兩個平面，平面上有1個大通孔和4個小圓包圍的另 一大通孔，需要測量出產(chǎn)品兩個面的平面度，及2個大圓的相對位置關(guān)系、四個小圓相對所 包圍的圓的位置關(guān)系;測量誤差要求平面度小于〇. 15mm，兩個圓的相對位置關(guān)系誤差X、Y小 于0.15_，四個小圓位置相對大圓距離小于0.1_，采用本發(fā)明方法進(jìn)行實地在線測量，
[0040] 1.首先選定待測量產(chǎn)品，雙相機測量系統(tǒng)標(biāo)定之后，并將標(biāo)定板和激光傳感器標(biāo) 定連接好(參考步驟標(biāo)定步驟）；
[0041] 2.移動標(biāo)定板和激光傳感器，對產(chǎn)品進(jìn)行在線掃描測量(參考在線測量步驟），掃 描得出數(shù)據(jù)點；
[0042] 3.根據(jù)掃描測量的數(shù)據(jù)計算分析，該產(chǎn)品的平面度為0.12mm，兩個大圓相對位置 偏差分別為〇.〇9mm、0.11mm，四個小圓距離包圍的圓的距離均小于0.06mm，完全達(dá)到了測量 目的。
[0043] 并經(jīng)反復(fù)多次對其他產(chǎn)品也進(jìn)行了測試，均取得了相同和相近似的結(jié)果，這里不 再--重述。
[0044] 本發(fā)明方法具有以下有益技術(shù)效果：
[0045] 1、測量效率高、速度快:對于6m*3m范圍內(nèi)產(chǎn)品大小，可以在10分鐘之內(nèi)完成外形 尺寸在線檢測。
[0046] 2、測量精度高。多種測量需求不需要單獨測量，減少了測量誤差，提高了測量精 度，測量精度可以達(dá)到〇. 〇5_。
[0047] 3、測量精度范圍廣。測量方法中采用的結(jié)構(gòu)光傳感器型號可以任意選擇，以滿足 不同精度的測量需求，測量精度范圍為〇.〇5mm~1mm。
[0048] 4、在測量功能方面:激光傳感器采集的數(shù)據(jù)為線激光，可以采集大量輪廓點，可以 同時完成產(chǎn)品的不同測量需求。
[0049] 5、測量產(chǎn)品尺寸不受限制：可以測量不同范圍的產(chǎn)品，只要在雙相機測量系統(tǒng)視 場范圍內(nèi)均可以進(jìn)行測量。
[0050] 6、測量過程中只需保證雙相機測量系統(tǒng)穩(wěn)定，激光傳感器的測量并不受現(xiàn)場震 動、雜光等干擾等影響；
[0051 ] 7、測量設(shè)備便攜性好:重量輕、一個人即可攜帶，并進(jìn)行長途運輸；
[0052] 8、本發(fā)明方法簡單，測量精度高，速度快，迭代次數(shù)少，收斂速度快，工作效率高， 應(yīng)用面廣，實用性強，是對物體測量方法上的創(chuàng)新，經(jīng)濟(jì)和社會效益巨大。
【主權(quán)項】
1. 一種基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法，其特征是:將雙相機測 量系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)光傳感器組合使用，將傳感器固定在一個測量標(biāo)定板上，在板子的上面粘貼 攝影測量編碼標(biāo)志，在線測量之前，標(biāo)定出標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在結(jié)構(gòu)光傳感器 坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)，將運些攝影測量編碼標(biāo)志作為標(biāo)定數(shù)據(jù)實現(xiàn)Ξ維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的拼接； 在系統(tǒng)標(biāo)定的基礎(chǔ)上實現(xiàn)在線測量，標(biāo)定板每移動一個位置，雙相機測量系統(tǒng)通過測 量標(biāo)定板上的攝影編碼點，將結(jié)構(gòu)光傳感器采集的二維方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Ξ維方向的 坐標(biāo)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線測量;具體包括W下步驟： (1) 、結(jié)構(gòu)光傳感器測量坐標(biāo)系與攝影測量編碼標(biāo)志關(guān)系的標(biāo)定:將雙相機測量系統(tǒng)與 結(jié)構(gòu)光傳感器組合使用，先將傳感器固定在測量標(biāo)定板上，同時在測量標(biāo)定板上面粘貼Ξ 行Ξ列攝影測量編碼標(biāo)志，標(biāo)志點間距50mm，在線測量之前，先標(biāo)出測量標(biāo)定板上的攝影測 量編碼標(biāo)志在激光傳感器坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)，將測量標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志的Ξ 維坐標(biāo)作為標(biāo)定參數(shù)，實現(xiàn)使用標(biāo)定參數(shù)Ξ維方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的拼接;所述的編碼標(biāo)志是 一種自身帶有數(shù)字編碼信息的人工標(biāo)志，所述的測量標(biāo)定板是粘貼有用于攝影測量的編碼 標(biāo)志的侶合金板； (2) 、雙相機攝影測量系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)光傳感器的在線測量:通過標(biāo)定，得到標(biāo)定板上的測 量編碼標(biāo)志在激光傳感器坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，雙相機測量系統(tǒng)通過測量標(biāo)定板上的編碼標(biāo) 志，得到測量標(biāo)定板上的編碼標(biāo)志在雙相機測量系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，同時用計算機軟件 采集傳感器的測量數(shù)據(jù)，將標(biāo)定板上的攝影測量編碼標(biāo)志在攝影測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和在 激光傳感器坐標(biāo)系下的坐標(biāo)進(jìn)行公共點轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)激光傳感器的坐標(biāo)系與雙相機測量坐標(biāo) 系之間的關(guān)系，在線測量時，標(biāo)定板和傳感器一起移動，激光傳感器的測量點轉(zhuǎn)換到攝影測 量坐標(biāo)系下，將傳感器每次采集的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換到雙相機測量坐標(biāo)系下，對傳感器采集測量 數(shù)據(jù)拼接，達(dá)到對產(chǎn)品的Ξ維方向的坐標(biāo)的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)在線產(chǎn)品的測量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機測量及結(jié)構(gòu)光傳感器的實時在線測量方法，其特 征是:包括W下步驟：（1 )、將雙相機測量系統(tǒng)中的兩個相機分別安裝到兩個Ξ腳架上，構(gòu)成 雙相機測量系統(tǒng)，將傳感器固定在粘貼有編碼標(biāo)志的侶合金板上，在侶合金板上粘貼Ξ行 Ξ列攝影測量編碼標(biāo)志，標(biāo)志點的間距為50mm; (2 )、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向四個位置-50mm，-100mm，50mm, 100mm，首先在傳感器坐 標(biāo)系y坐標(biāo)方向-50mm位置放置均勻分布有攝影測量編碼標(biāo)志點的攝影測量條帶點，將激光 傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感器的曝光時間為 180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)； (3) 、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是否和 傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，確認(rèn)雙相機測量的點與傳感器測量的點 是同一個點，即同名點，將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY1點集， 雙相機測量系統(tǒng)采集SY1的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG1點集； (4) 、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向-100mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量編碼 標(biāo)志點的條帶上，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào) 節(jié)傳感器的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點 個數(shù)； (5) 、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是否和 傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的點是 同一個點，確認(rèn)為同名點；將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY2點 集，雙相機測量系統(tǒng)采集SY2的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG2點集； (6) 、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向50mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量編碼標(biāo) 志點，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感器的 曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)； (7) 、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是否和 傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的點是 同一個點，確認(rèn)為同名點；將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為SY3點 集，雙相機測量系統(tǒng)采集S32的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG3點集； (8) 、在傳感器坐標(biāo)系y坐標(biāo)方向100mm位置放置一個條帶上均勻分布的攝影測量編碼 標(biāo)志點，將激光傳感器坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸與條帶上攝影測量編碼標(biāo)志點部分重合，調(diào)節(jié)傳感器 的曝光時間為180-220微妙，使傳感器激光打在條帶上的點是分隔開的，并確認(rèn)點個數(shù)； (9) 、用雙相機測量系統(tǒng)測量條帶，和標(biāo)定板上的標(biāo)定點，首先確認(rèn)條帶點個數(shù)是否和 傳感器測量點個數(shù)一致，然后各點方向是否一致，當(dāng)雙相機測量的點與傳感器測量的點是 同一個點，卻認(rèn)為同名點；將雙相機測量出來的條帶點和標(biāo)定板上的標(biāo)定點保存為點 集，雙相機測量系統(tǒng)采集圳4的同時，激光傳感器采集條帶點并保存為JG4點集； (10) 、W上得到測量點集SY1，SY2，SY3，SY4，JG1，JG2，JG3，JG4;然后將JG1-JG4點集作 為參考點;通過公共點轉(zhuǎn)換； 激光傳感器坐標(biāo)系與雙相機攝影測量坐標(biāo)系是兩個不同坐標(biāo)系，因此兩坐標(biāo)系之間有 Ξ個平移參數(shù)和Ξ個旋轉(zhuǎn)參數(shù)，記為T，Ξ個平移量(X0，Y0，Z0)，Ξ個旋轉(zhuǎn)量（εχ，ey，εZ)，設(shè) 激光傳感器坐標(biāo)系坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(X，Υ，ζ)，在攝影測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(X，y，ζ)，激 光傳感器坐標(biāo)系與攝影測量坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：通過解算該方程從而就可求出坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)T，ai，bl，C1，曰2，b2，C2，曰3，b3，C3為旋轉(zhuǎn)矩 陣的9個參數(shù)； 將四組測量點和四組參考點計算出新的激光傳感器坐標(biāo)系； (11 )、將攝影測量測得的標(biāo)定點轉(zhuǎn)換到激光傳感器坐標(biāo)系下，方法是 先將激光傳感器測量坐標(biāo)系0-XYZ縮放k倍，再按Kardan進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，首先繞X軸旋轉(zhuǎn)εχ，此 時巧由到達(dá)ΟΥΖ與OTz兩面的交線位置，其次繞旋轉(zhuǎn)后的巧由旋轉(zhuǎn)ey，使巧由最終到達(dá)Ζ軸，最后 繞Z軸旋轉(zhuǎn)εζ，最終使Χ、Υ軸分別與x、y軸重合； 平移(X0，Y0，Z0)，轉(zhuǎn)換到被攝影測量坐標(biāo)系o-xyz中，點P在0-XYZ中的坐標(biāo)為(X，Y，Z)， 在o-xyz中的坐標(biāo)為(x，y，z)，則有：其中Μ稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，其中ai，bi，Cl，曰2，b2，C2，曰3，b3，C3，為旋轉(zhuǎn)角（εχ，Ey，εζ)的九個函 數(shù)，k為尺度因子，其中：(12)、在線測量:移動激光傳感器與標(biāo)定板到另外一個位置，激光傳感器與標(biāo)定板掃描 測量產(chǎn)品一條激光線數(shù)據(jù)，雙相機攝影測量系統(tǒng)同時測量標(biāo)定板上的標(biāo)定點，通過標(biāo)定點 在激光傳感器坐標(biāo)系與雙相機攝影測量坐標(biāo)系下關(guān)系，激光線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到攝影測量坐標(biāo)系 下，在線測量出產(chǎn)品的Ξ維方向數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品的在線測量。
【文檔編號】G01B11/00GK106091930SQ201610676502
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610676502.5, CN 106091930 A, CN 106091930A, CN 201610676502, CN-A-106091930, CN106091930 A, CN106091930A, CN201610676502, CN201610676502.5
【發(fā)明人】李彥輝, 王河偉, 孫世杰, 范欽紅, 馮鵬飛
【申請人】鄭州辰維科技股份有限公司