[發明專利]一種基于三點編碼標記點的車架的關鍵點測量方法

在審

• 申請號: 201010532480.8
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN101995219A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 宋麗梅;張春波
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三點編碼標記點的車架的關鍵點測量方法，其特征是，它包括用于測量孔位的車架，用于提供空間位置信息的編碼標記點，用于建立高精度坐標基準的十字靶標、標尺，用于精度控制、圖像采集和數據處理的計算機，用于采集圖像的一個高精度彩色或者黑白照相機，以及用于標記點與車架空位連接的零件，所述的用于提供空間位置信息的編碼標記點的設計，其特征是：編碼標記點圖案是矩形，若背景是黑色或灰色的情況下，其編碼圖案是白色的，或編碼標記圖案是黑色或灰色背景為白色，所述的編碼圖案是分段圓弧，各圓弧截自同一個圓環，各編碼標記點的編碼方案和編號事先已經確定，通過標記點圖案設計差別使得每個編碼標記點都有唯一的編碼號，矩形圖案的中心處、矩形的兩條對角線中的一條的兩端和此對角線的左側或右側分別存在這一個與圓弧同色的圓，且四個圓的大小相同，中心處的圓心與圓環的圓心相同，矩形對角線的三個圓心的連線構成一個三角形其中一個邊，線段的兩個端點分別與另一個圓的圓心分別相連構成三角形的另外兩條邊，關鍵點與中心圓心的距離固定，除標記圖案中心的圓外，其他三個圓即為所述的三點。

2.根據權利要求書1所述的編碼標記點、十字靶標系統、標尺系統，通過計算機算法根據權利要求1所述的照相機拍到圖像確定測量基準后，通過計算機算法計算權利要求1所述的車架關鍵點的三維坐標，其特征是，包括以下步驟：

第一步：在被測物體關鍵尺寸部位利用零件安裝上權利要求1所述的編碼標記點，將十字靶標和標尺擺放在被測物體附近，利用高精度數碼照相機對含有十字靶標和標尺的被測物體進行拍照，更換拍攝位置和角度繼續拍攝被測物體，直到被測物體所有的編碼標記點都被拍攝完畢，拍照的原則是：相鄰兩個圖像含有至少3個公共編碼標記點

第二步：利用第一步所拍攝到含有已知十字靶標和標尺的編碼標記點信息，解算出所述照相機在空間中的3個拍攝位置

第三步：利用第二步所得到的所述照相機的三個拍攝位置信息，通過計算機算法計算十字靶標和標尺之外所拍攝到車架關每個關鍵點上面的編碼標記點上四個圓心的三維坐標

第四步：根據第三步所得到的標記點上四個圓心的坐標解算關鍵點的坐標，假設C(x3，y3，z3)是標記點圖案左上的圓心坐標，B(x2，y2，z2)是標記點圖案右下的圓心坐標，標記點圖案左下的圓心坐標，D(x4，y4，z4)標記點圖案中間圓心坐標，A(x1，y1，z1)是另一個圓的圓心坐標，待求的關鍵點的坐標設為P5(x5，y5，z5)的解算過程如下：

BA→=(x1-x2,y1-y2,z1-z2),]]>BC→=(x3-x2,y3-y2,z3-z2)]]>

則編碼標記圖案平面的法向量為

=[(z3-z2)(y1-y2)-(y3-y2)(z1-z2),(x3-x2)(z1-z2)-(x1-x2)(z3-z2),(x1-x2)(y3-y2)-(x3-x2)(y1-y2)]]]>

并令n→=(m,l,n)]]>

其中m＝(z3-z2)(y1-y2)-(y3-y2)(z1-z2)

l＝(x3-x2)(z1-z2)-(x1-x2)(z3-z2)

n＝(x1-x2)(y3-y2)-(x3-x2)(y1-y2)

則圖案平面平面方程為m(x-x4)+l(y-y4)+n(z-z4)＝0即mx+ly+nz-(mx4+ly4+nz4)＝0

因中心圓心D和關鍵點E所在的直線與平面垂直，所以直線的方向向量即是平面的法向量，則直線方程為：

x-x4m=y-y4l=z-z4n=t]]>

x＝mt+x4，y＝lt+y4，z＝nt+z4

D與E點的距離為D，設E點的坐標(x5，y5，z5)，且滿足x5＝mt+x4，y5＝lt+y4，

z5＝nt+z4故有

(x5-x4)2+(y5-y4)2+(z5-z4)2=D]]>

從而D=(mt)2+(lt)2+(nt)2]]>

則有

則E點的坐標為

第五步：利用第四步所得到的編碼標記點信息，依次計算第一步圖片中車間關鍵位置的編碼標記點的三維坐標。