[發明專利]基于慣性導航的自定位流動式快速掃描測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201510363641.8
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104964656A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 張福民;陳喆;曲興華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01C11/00;G01C21/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種基于慣性導航和掃描測量的自定位流動式快速掃描測量裝置。

背景技術

常用的三維形貌測量方法有使用三坐標測量機或關節臂、經緯儀等測量方法，但是由于現在越來越多的產品依據功能和尺寸要求設計為各種復雜曲面或者大尺寸型面，常用測量方法存在測量空間受限、效率低、工作量大等缺點，其應用領域受到限制，所以掃描測量得到應用和發展。

掃描測量是目前最常用的快速三維形貌測量方法，但是目前主要的掃描測量方式和市場銷售的產品都是固定式掃描方式或增加各種機構約束的有導軌和限位的掃描方式，對于目前大量出現的復雜曲面及其組合形貌的測量極為不便，甚至無法實現。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提出了一種基于慣性導航和掃描測量的自定位流動式快速掃描測量裝置。本發明可以避免外界硬約束的測量限制，顯著提高測量的效率。同時，在任何位置都可以自主定位，降低對被測表面的破壞，覆蓋全部被測型面。滿足工業現場便捷式使用的要求。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種基于慣性導航的自定位流動式快速掃描測量裝置，包括用于實施密集點云三維坐標掃描測量的雙目結構光掃描單元，所述雙目結構光掃描單元包括第一工業相機、第二工業相機和一個結構光投射器，所述第一工業相機和第二工業相機光軸的夾角為60°，分別圍繞所述第一工業相機和第二工業相機光軸的法線方向布置有多個LED，所述第一工業相機和第二工業相機均分別安裝有干涉濾光片；以所述第一工業相機和第二工業相機之間的連線為基線，所述基線的長度為L，所述結構光投射器布置在過該基線中點的垂線上、且與所述第一工業相機光軸與第二工業相機光軸交點的距離為0.8～1L；所述結構光投射器的正上方設有慣性導航單元，所述結構光投射器的正下方設有觸發器，所述雙目結構光掃描單元和慣性導航單元及LED均與該觸發器連接，通過所述觸發器控制上述所有器件的通電、斷電狀態。

利用上述基于慣性導航的自定位流動式快速掃描測量裝置進行測量的方法，其步驟是：通過所述觸發器給裝置上電；利用所述結構光投射器投射固定模式的結構光線到被測物體上，所述第一工業相機和第二工業相機同時對被測物體及其投射在被測物體上的固定模式的結構光線進行拍照，與此同時，所述慣性導航單元實時測量所述雙目結構光掃描單元的位姿，將所述第一工業相機和第二工業相機采集到得圖像傳輸到一計算機中，利用雙目視覺原理解算當前拍攝位姿下的被測物體的三維坐標，根據所述慣性導航單元得到的雙目結構光掃描單元的實時位姿數據，將當前位姿下的所述雙目結構光掃描單元得到的被測物體的測量數據通過坐標轉換到同一坐標系下，實現被測物體當前位姿下的三維形貌掃描數據；以此類推，直至獲得整個被測物體的三維形貌掃描數據的密集點云。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

相對于傳統三坐標測量方法和固定式掃描測量方法，本發明可以實現無需固定，且無需機械臂、跟蹤儀等外部輔助定位設備的手持式掃描技術，同時，利用慣性導航單元實現了自定位，可以將所有數據都統一在一個世界坐標系下，提高了測量精度，增加了靈活性，提高了測量速度。

附圖說明

圖1(a)是本發明自定位流動式快速掃描測量裝置的俯視圖；

圖1(b)是本發明自定位流動式快速掃描測量裝置的主視圖；

圖2是實現本發明自定位流動式快速掃描測量一實施例中觸發器狀態控制圖；

圖3是本發明定位流動式快速掃描測量方法原理框圖；

圖4是實施例封頭三維坐標點云。

圖中：1-第一工業相機，2-第二工業相機，3-結構光投射器，4-慣性導航單元，5-觸發器，6-LED

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發明進行解釋說明，并不用以限制本發明。