[發明專利]球幕投影/跟蹤系統標定方法及標定器

有效

• 申請號: 201710692567.3
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107588929B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 黃戰華;蔡懷宇;丁蕾;陳勃昊;劉堃
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G03B21/56
• 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

1.一種球幕投影/跟蹤系統標定方法，其特征是，步驟如下：

(1)完成球幕球心坐標標定和半徑測量：水平工作臺置于球幕球心附近，將標定器固定在水平工作臺上，旋轉標定器的二維旋轉定角單元可以控制平面鏡的法向量，激光測距儀通過平面鏡后可以在球幕上投射出激光光斑，光斑的位置由俯仰角旋轉定位轉盤、方位角旋轉定位轉盤和激光測距儀直接讀出，得到光斑在以標定器作為坐標原點的坐標系下的球坐標，轉換成對應的直角坐標(X_i,Y_i,Z_i)，調整二維旋轉定角單元在球幕上投射不同的激光光斑，設在標定器坐標系下球幕球心的坐標為(X_O,Y_O,Z_O)，球幕球心與標定器打在球幕上的點P_i的對應關系為：(X_i-X_O)²+(Y_i-Y_O)²+(Y_i-Y_O)²＝R² (1)

(2)R為球幕半徑；

(3)由式(1)，利用最小二乘法擬合計算出球幕球心在標定器坐標系下的坐標(X_O,Y_O,Z_O)，從而在以球幕球心為坐標原點的坐標系下，標定器的坐標則表示為(-X_O,-Y_O,-Z_O)；

(4)完成投射系統的坐標標定：得到投射系統與所述標定器的位置關系后間接推導出投射系統與球幕球心的位置關系，即得到投射系統中心在球幕坐標系下的坐標；

(5)完成投影/跟蹤系統的坐標標定：得到投影/跟蹤系統與所述標定器的位置關系后間接推導從而求出投影/跟蹤系統與球幕球心的位置關系，即得到投影/跟蹤系統中心在球幕坐標系下的坐標。

2.一種球幕投影/跟蹤系統標定器，其特征是，包括二維旋轉定角單元、激光測距單元及安裝基準槽，其中所述二維旋轉定角單元包括俯仰角旋轉定位轉盤和方位角旋轉定位轉盤，在俯仰角旋轉定位轉盤和方位角旋轉定位轉盤固定角度位置上打孔，俯仰角旋轉定位轉盤和方位角旋轉定位轉盤的旋轉軸垂直安裝，同時過二維旋轉定角單元軸心安裝平面反射鏡，激光測距單元主要功能由激光測距儀出射激光束通過所述平面反射鏡反射后進行測距，所述激光測距儀固定在可以二維微調的三角平臺上，三角平臺可以調整出射激光光斑打在所述反射鏡上的位置，通過微調，保證所述激光光斑打在所述反射鏡的中心，也就是所述二維旋轉定角單元的軸心，安裝基準槽用來固定激光測距單元和二維旋轉定角單元，同時方便攜帶固定。

3.如權利要求2所述的球幕投影/跟蹤系統標定器，其特征是，所述安裝基準槽上有固定所述三角平臺和俯仰角旋轉定位轉盤和方位角旋轉定位轉盤的設計，設計通過理論計算能夠實現所述出射激光光斑打在所述平面反射鏡中心位置。

4.如權利要求2所述的球幕投影/跟蹤系統標定器，其特征是，方位角旋轉定位圓盤上打孔的個數能夠保證反射的激光測距角方位為0～±90°，俯仰角旋轉定位圓盤上打孔的個數能夠保證反射的激光測距角方位為0～90°同時實現可以在大尺寸球幕上測量≥6個位置。

5.如權利要求2所述的球幕投影/跟蹤系統標定器，其特征是，還包括底座、水平工作臺、伸縮X軸裝置、水平橫梁、投射系統和投影系統；其中標定器固定在水平工作臺，水平工作臺和水平橫梁設置在底座上，兩者平行；伸縮X軸裝置設置在水平橫梁上。