[發(fā)明專利]具有運(yùn)動補(bǔ)償?shù)募す馔队跋到y(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040404.3
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN104180792B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·D·魯博
• 申請（專利權(quán)）人: 維蒂克影像國際無限責(zé)任公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C15/00;G01B11/25
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 馮玉清

本發(fā)明公開了一種具有運(yùn)動補(bǔ)償?shù)募す馔队跋到y(tǒng)及方法。一種把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光器與工作表面之間的相對動態(tài)移動的方法，其包括：通過在攝影機(jī)圖像中定位各個(gè)目標(biāo)而確立攝影機(jī)在三維中相對于工作表面的位置；利用激光器相對于攝影機(jī)的固定位置而確立激光器相對于工作表面的位置；以及響應(yīng)于由攝影機(jī)確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動，利用計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影儀反射鏡的旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少兩個(gè)先前位置并且預(yù)測激光器的下一個(gè)位置，從而補(bǔ)償激光器相對于工作表面的移動。

相關(guān)申請

本申請要求2013年1月28日提交的臨時(shí)專利申請序列號61/757,412的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種把激光圖像精確地投影在目標(biāo)或工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光投影儀與目標(biāo)的表面之間的相對動態(tài)移動的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，激光投影儀被利用來在工作表面上組件各個(gè)部件，比如組件桁架(truss)的各個(gè)部件，正如在本發(fā)明人的美國專利號5,646,859中所公開的那樣。至少四個(gè)目標(biāo)(其通常是反光目標(biāo))相對于工作表面被固定，并且激光投影儀周期性地掃描各個(gè)目標(biāo)以便校準(zhǔn)工作表面與激光投影儀之間的相對位置。這在當(dāng)前是通過測量相對于工具的坐標(biāo)系的目標(biāo)坐標(biāo)并且隨后利用后方交會(resection)處理(即計(jì)算去到目標(biāo)的已知激光射線在該處經(jīng)過已知3-D目標(biāo)坐標(biāo)的投影儀位置)定位投影儀相對于工具的位置而實(shí)現(xiàn)的。一旦確立了激光投影儀的相對位置，就可以計(jì)算激光投影儀掃描反射鏡的所需偏轉(zhuǎn)角度，以便描記激光點(diǎn)經(jīng)過工具或工作表面的已知三維輪廓上的所期望的模板圖案。模板圖案被投影為一系列矢量移動，其中激光順序地描記經(jīng)過所述圖案的各項(xiàng)特征。如果描記經(jīng)過圖案特征的操作以足夠高的頻率發(fā)生，則可以在沒有可見的閃爍偽像的情況下顯示所述圖案。

通過在目標(biāo)的表面上的格柵圖案中掃描激光點(diǎn)來確立反光校準(zhǔn)目標(biāo)的精確位置。通過定位四個(gè)或更多目標(biāo)的位置允許校準(zhǔn)相對投影儀位置。在傳統(tǒng)的處理中，主計(jì)算機(jī)計(jì)算投影儀位置和所需的掃描矢量反射鏡移動以便描記經(jīng)過所定義的3-D模板圖案，并且隨后把所得到的兩個(gè)軸掃描反射鏡的移動的矢量顯示列表傳送到連續(xù)地回描所期望的掃描序列的投影儀中的內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)。周期性地停止掃描序列并且定位目標(biāo)，以便檢查由于投影儀相對于目標(biāo)或工具表面的位置的改變而導(dǎo)致的投影圖案位置的變化，或者補(bǔ)償其他因素，比如由于環(huán)境中的溫度變化而導(dǎo)致的漂移。如果檢測到變化，則重新定位各個(gè)目標(biāo)，計(jì)算新的掃描序列并且將其傳送到投影儀。

但是必須順序地施行利用投影儀掃描目標(biāo)位置的操作，并且每秒最多可以掃描很少幾個(gè)目標(biāo)。其結(jié)果是只能間歇性地施行針對投影漂移的測試，并且對于投影儀圖案的校正導(dǎo)致所投影圖案中的明顯的中斷。雖然這種傳統(tǒng)的方法可以有效地補(bǔ)償緩慢改變的環(huán)境條件或者間歇性發(fā)生的情況(比如刻意重新定位目標(biāo)或工具表面)，但是其無法校正更加動態(tài)的改變，比如隨著裝料吊車移動或者響應(yīng)于陣風(fēng)或打開進(jìn)料臺的門導(dǎo)致的氣壓改變發(fā)生的建筑物移動而導(dǎo)致的天花板安裝的激光投影儀的振動。

現(xiàn)有技術(shù)確實(shí)包括提出利用攝影機(jī)來采集系統(tǒng)相對于目標(biāo)的表面的姿態(tài)，從而補(bǔ)償投影儀相對于目標(biāo)表面的移動。利用攝影機(jī)來跟蹤投影儀具有兩個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，即(i)現(xiàn)今的攝影機(jī)可以在高速下操作從而每秒數(shù)百次定位目標(biāo)，以及(ii)目標(biāo)檢測與投影無關(guān)并且不會與所投影圖像的動態(tài)運(yùn)動發(fā)生干擾。但是一般來說，在現(xiàn)有技術(shù)中公開的投影儀是視頻投影儀(即在例如每秒30或60幀的固定刷新速率下顯示光柵圖像)。與此相對，本發(fā)明的方法對通過掃描激光產(chǎn)生的動態(tài)顯示的矢量圖像進(jìn)行校正。雖然整個(gè)激光圖案可能僅僅更加緩慢地被刷新(例如每秒40次)，但是所描記的單獨(dú)各點(diǎn)則被每秒更新超過10000次，正如后面進(jìn)一步描述的那樣。在Keitler等人的已公布PCT申請WO 201213645中公開了一種例外，該申請聲明其所公開的動態(tài)跟蹤方法可以被用于視頻或激光投影儀；但是其所公開的方法依賴于特別對于激光投影儀來說在商業(yè)上尚未被證明是可行的獨(dú)特地配置的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容