[發明專利]用于校準包括載體單元、連接到載體單元的采光單元和發光單元的光學裝置的方法

無效

• 申請號: 201410265777.0
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104236612A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 哈拉蘭博斯·塔薩科什;康斯坦丁諾斯·泰科什;托馬斯·格哈德·萊施;安德烈亞斯·澤莫普洛斯
• 申請（專利權）人: 伊諾斯自動控制軟件有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 王建國;張文

技術領域

本發明涉及一種基于全局坐標系校準光學裝置的方法。所述光學裝置包括由剛性材料制作的載體單元、均以可拆卸方式連接到載體單元的采光單元和發光單元。

背景技術

例如，從DE10311247A1中已知這樣的光學裝置。在已知的裝置中，載體單元具體體現為一個具有U形橫截面的型材。這個型材可以由金屬板剪切和折疊而成。發光單元和/或采光單元各包括一個殼體元件，該殼體元件是通過從型材的開口側插入型材內部并設置在其中而形成的，優選地不能浮動或晃動。型材具有用于接收螺釘的孔，采光單元和發光單元的殼體分別具有用于接收穿過型材的孔的螺釘的螺紋孔。為了使采光單元和發光單元分別可拆卸地固定到型材上，緊固螺釘被插入孔中并且被擰入螺紋孔。

這種固定方式能夠使采光單元和發光單元分別以高精度緊固到載體單元上。然而，當松開螺紋連接后，殼體可以在型材內部移動，并且當再次擰緊螺釘時或者將其他采光單元或發光單元插入載體單元之后擰緊螺釘時，不能保證此采光單元和發光單元分別仍然并且將會如先前那樣被固定在載體單元上恰好相同的位置。因此，現有技術提出的這種類型的連接是不可重復的。

因此，在現有技術中，首先采光單元和發光單元被連接并固定在載體單元的任何所需位置上。然后整個光學裝置必須基于全局坐標系被校準。全局坐標系可以被指定到一個單一的光學裝置或測量裝置，例如一種測量隧道，其包括多個上述類型的光學裝置。在第一次使用該光學裝置之前，必須執行校準操作，并且此后每次一個采光單元或發光單元需要被替換或者有意無意地相對于載體單元改變自身位置時，必須要校準整個光學裝置。校準整個光學裝置的必要性具有這樣的缺點：校準必須在在線狀態下進行，也就是在中斷光學裝置預定使用的過程中進行校準。此外，根據現有技術的光學裝置的校準非常復雜、繁瑣和費時。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提出一種用于校準光學裝置的方法，該方法簡單、快速，并且特別是可以離線操作，也就是在光學裝置預定使用過程中進行校準。

為了解決此問題，根據本發明的一個實施方式，提出的方法包括：

定義一個與全局坐標系不同的參考坐標系；

通過獲取合適的校準數據，在其預定使用前，基于參考坐標系校準采光單元或發光單元，并且與光學裝置的其他單元分開校準；

將已校準的采光單元或發光單元連接到載體單元上；

基于給定的全局坐標系和給定的參考坐標系，僅僅執行一次整個光學裝置的傳統校準，從而確定轉換矩陣的數值，此轉換矩陣用來將基于參考坐標系獲得的校準數據轉換為基于全局坐標系的校準數據；以及

此后，針對所有連接到載體單元上、需要進一步校準的采光單元和/或發光單元，在對光學裝置的預定使用過程中，當生成用于單元的控制信號和/或處理從單元接收到的傳感器信號時，通過考慮從所述光學裝置中獲取的校準數據或轉換矩陣的相應數值，利用作為光學裝置的一部分的采光單元和/或發光單元。

本發明提出，單獨校準光學裝置每部分，然后組裝已單獨校準部件，從而形成校準的光學裝置，而不必在每次有新單元被安裝后全局校準整個裝置。只有當帶有基于參考坐標系離線校準單元的光學裝置第一次被基于全局參考系使用時，整個裝置必須基于全局參考系做校準操作。以此方式，確定了用于轉換矩陣的值。此后，被分別基于參考坐標系校準的采光單元或發光單元被簡單地插入光學裝置(被連接到載體單元)，此光學裝置先前已經基于全局坐標系校準過。采光單元或發光單元的基于參考坐標系的單個校準數據，通過轉換矩陣被轉換為基于全局坐標系的校準數據。

一旦單獨的采光和發光單元在自己的參照系下被校準，在它們能基于全局坐標系坐標軸被校準之前被安裝在載體單元或空間框架上。在校準的光學和發光單元分別安裝到載體單元和空間框架上后，整個光學或測量裝置基于全局坐標系的坐標軸被校準。這是初始校準，它在裝置調試之前被執行，并且只需要執行一次。初始全局校準的目的是確立轉換矩陣。此矩陣將基于參考坐標系獲取的各單元的校準數據關聯到基于全局坐標系的相應校準數據。應該注意，依據在實驗室(離線)校準單個光學采集和發光單元的方法，對于直接校準來說轉換矩陣可以是繁瑣的，或者具有基于模型校準(例如，Tsais校準模型)的其他形式。