[發明專利]基于三坐標測量機移動光筆的光靶標位置標定方法

有效

• 申請號: 201611028225.3
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106524912B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉書桂;王森;宋宣曉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種基于三坐標測量機移動光筆的光靶標位置標定方法，其特征是，借助一臺正交式三坐標測量機、一臺標定好的工業相機、待標定的光筆以及一臺主控計算機實現，將光筆固定在三坐標測量機的測量臂上，調整相機正對三坐標測量空間并保持不動，通過計算機編程控制三坐標測量機探針進行三維陣列式位移，即帶動光筆進行空間移動，在移動到的每個位置處，記錄當前三坐標測量機探針的坐標信息，并進行光筆光靶標圖像采集，根據三坐標機測量臂移動位置和各個位置處光筆上各個光靶標在像面的的成像點坐標，并結合透視投影成像原理，即可標定計算出光靶標的相對位置關系，將光筆固定在三坐標測量機測量臂上，擺放相機使三坐標測量機工作空間位于相機中心視場附近，通過計算機編程實現測量臂帶動光筆進行三維陣列式位移，記錄每個位置的處三坐標測量機探針的坐標，并對光筆進行圖像采集，光筆上光靶標數目記為N_P，三坐標測量機移動的位置點數記為N_M，至少3個位置，光靶標在圖像上的投影坐標記為(u_ij,v_ij)，三坐標測量機移動的位置坐標為(x_Mj,y_Mj,z_Mj)，其中i＝1,2...N_P,j＝1,2...N_M，則均以第一個位置(x_M1,y_M1,z_M1)做原點的每支新光筆坐標系中，各光靶標的位置坐標即為(x_Pj,y_Pj,z_Pj)＝(x_Mj,y_Mj,z_Mj)-(x_M1,y_M1,z_M1)，設各支新光筆的光靶標在相機坐標系下的坐標為(x_Cij,y_Cij,z_Cij)，各支新光筆坐標系與相機坐標系之間的位置姿態關系參數為(α,β,γ,t_xi,t_yi,t_zi)，代表的含義是：首先將相機坐標原點按當前坐標系平移(t_xi,t_yi,t_zi)然后以右手螺旋方向為正旋轉相機坐標系，先繞x軸旋轉α，再繞y軸旋轉β，最后繞z軸旋轉γ，則此時相機坐標系與光筆坐標系重合，依上述規則有：

設相機焦距為f，由光束平差法，可得目標函數：

將已知參數代入目標函數進行最小二乘求解，即得到各支新光筆與相機坐標系的位姿關系(α,β,γ,t_xi,t_yi,t_zi)，(t_xi,t_yi,t_zi)即代表了原光筆各光靶標在相機坐標系下的位置，將其統一變換到光筆坐標系下，即完成了光筆光靶標位置關系的標定。