[發(fā)明專利]一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量系統(tǒng)及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910008980.2 | 申請日： | 2019-01-04 |
| 公開（公告）號： | CN109781001B | 公開（公告）日： | 2020-08-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 賈康;付剛;劉志剛;何睿華;洪軍;南凱剛 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安交通大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/00 | 分類號： | G01B11/00;G01C15/00 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 710049 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 格雷碼 投影 尺寸 空間 測量 系統(tǒng) 方法 | ||
1.一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，其特征在于，包括如下步驟，
步驟1，控制設(shè)置在測量場景周邊或其中的至少2臺投影儀，對位于有效測量空間內(nèi)的待測目標(biāo)物體進行如下循環(huán)的投影步驟；
步驟1.1，控制所有投影儀作如下同步投影操作：投影全黑編碼持續(xù)時間T0，然后投影全白編碼持續(xù)時間T0，投影全黑編碼持續(xù)時間T0，然后投影全白編碼持續(xù)時間T0；
步驟1.2，依次控制投影儀分別進行如下的投影操作，投影沿X方向的平面格雷碼，每位格雷碼對應(yīng)圖像持續(xù)時間Tc，然后投影沿Y方向的平面格雷碼，每位格雷碼對應(yīng)圖像持續(xù)時間Tc；
步驟1.3，待所有的n臺投影儀都完成投影后，返回步驟1.1；
步驟2，通過設(shè)置在待測目標(biāo)物體上的光電傳感器，對待測目標(biāo)物體上的空間坐標(biāo)進行標(biāo)定，并循環(huán)執(zhí)行如下步驟；
步驟2.1，光電傳感器在投影儀的投影編碼光作用下，對于黑白投影圖案產(chǎn)生能夠區(qū)分的編碼信號；光電傳感器根據(jù)香農(nóng)采樣原理對這些能夠區(qū)分的信號按照設(shè)定的頻率進行采集并存儲，并記錄發(fā)生的時序信號；
步驟2.2，光電傳感器對采集到的時序信號進行識別：當(dāng)檢測到兩個T0寬度的編碼信號時，認(rèn)為是一個同步基準(zhǔn)，即為全部投影儀時序?qū)R；然后光電傳感器按投影儀按位置接受2n個M位的格雷碼；
步驟2.2，光電傳感器進行格雷碼的按投影儀按位置接受2n個M位的格雷碼的具體步驟如下，
每Tc個時刻的信號構(gòu)成一個格雷碼，依次為第1臺投影儀沿X方向的格雷碼，第一臺投影儀沿Y方向的格雷碼，第2臺投影儀沿X方向的格雷碼，…，第n臺投影儀沿X方向的格雷碼，第n臺投影儀沿Y方向的格雷碼，如此接受2n個M位的格雷碼；
步驟2.3，輸出得到的2n個M位的格雷碼，然后返回步驟2.1；
步驟3，對輸出的2n個M位的格雷碼進行計算得到對應(yīng)光電傳感器的空間坐標(biāo)，從而完成對待測目標(biāo)物體標(biāo)定點的測量，待全部標(biāo)定點完成測量后實現(xiàn)對待測目標(biāo)物體的測量；
步驟3的具體步驟如下，
步驟3.1，接受每一光電傳感器發(fā)送的2n個M位的格雷碼；
步驟3.2，對每一光電傳感器的2n個格雷碼進行錯誤碼的剔除，僅保留正確編碼；
步驟3.3，將每一光電傳感器的2n個M位的格雷碼，解算出對應(yīng)的離散像素坐標(biāo)；
步驟3.4，將像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為投影儀坐標(biāo)系內(nèi)的射線方程；
步驟3.5，將有效格雷碼對應(yīng)的投影儀器的射線方程聯(lián)立，通過最小二乘求解方程組，得到該光電傳感器的空間坐標(biāo)；
步驟3.6，返回步驟3.1，對于每一光電傳感器執(zhí)行步驟3.1到3.5，從而完成對待測目標(biāo)物體標(biāo)定點的測量，待全部標(biāo)定點完成測量后實現(xiàn)對待測目標(biāo)物體的測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，其特征在于，步驟3.4，光電傳感器經(jīng)過采集解碼，得到其相對第i臺投影儀像平面的坐標(biāo)(Xi,Yi)，由此可得該投影儀坐標(biāo)系中的射線方程：
其中，f為焦距，DXi和DYi為第i臺投影儀投影圖案的長度和寬度，M為格雷碼位數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，其特征在于，步驟3.5，對于光電傳感器而言，其位于這n臺投影儀對應(yīng)射線的交點處，將所有射線方程經(jīng)過投影儀相對全局坐標(biāo)系的位姿變換矩陣(Ri,Ti)變換后，可得如下方程組：
通過最小二乘求解出光電傳感器的空間坐標(biāo)，由此得到所有光電傳感器的空間坐標(biāo)后，實現(xiàn)空間位姿的測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，其特征在于，步驟1中，時間間隔T0時間小于時間間隔Tc，光電傳感器能識別出時間間隔T0和時間間隔Tc。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，其特征在于，步驟2中，格雷碼的位數(shù)M的最大取值Mmax由如下關(guān)系確定，2Mmax為投影儀的分辨率。
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