[發明專利]一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量系統及方法

有效

• 申請號: 201910008980.2
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109781001B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 賈康;付剛;劉志剛;何睿華;洪軍;南凱剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 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任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量系統及方法，針對大尺寸空間的靜態測量任務，利用空間格雷碼投影的前方交會測量系統實現架構與測量原理，僅需利用數臺投影儀在空間布站，通過數臺投影儀對測量空間分時進行格雷碼投影，經過簡單的分時編碼控制實現投影，光電傳感器接受時序投影碼并解碼，即可借助光電傳感器基于前方交匯原理實現空間坐標的測量，由此得到光電傳感器在各個投影儀坐標系的等效射線，進而基于前方交會原理完成光電傳感器坐標解算。該測量系統工作原理簡單，方法執行穩定；系統硬件架構簡單，控制系統簡單，成本低；由于自身不涉及運動機構，誤差源較少，易于維持比較穩定的測量精度。

技術領域

本發明屬于大尺寸空間測量領域，涉及一種大尺寸測量技術的實現，具體為一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量系統及方法。

背景技術

測量范圍超過1m×1m×1m的任務，一般歸為大尺寸空間測量。在大型裝備的制造、裝配與檢測過程中有著迫切需求，如飛機壁板的對接裝配、火箭筒段的對接裝配、衛星天線的調整、船舶的零部件定位，以及大型建筑物的特征點測量與測繪等，都需要具有大尺度空間測量能力的儀器支持，如經緯儀、全站儀、激光跟蹤儀、室內GPS、數字攝影測量、測量臂等。

這些測量設備，在成本與實時方面都存在一定的優點與限制：經緯儀多用于大型場景測繪，但是測量為單點式，測量效率較低；全站儀價格昂貴，測量精度高，但也為單點式測量，效率較低；激光經緯儀測量精度高，測量效率高，但是價格昂貴，對使用環境敏感；室內GPS測量精度在亞毫米，可支持并行測量，但是系統配置價格較為昂貴；數字攝影測量也應用廣泛，但是需要布設反光標志等，實施較為繁瑣。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量系統及方法，成本低廉、實時方便、工作穩定、測量精度能力適中的測量系統，能夠滿足一定尺度空間內的測量任務。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于格雷碼的投影式大尺寸空間測量方法，包括如下步驟，

步驟1，控制設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的待測目標物體進行如下循環的投影步驟；

步驟1.1，控制所有投影儀作如下同步投影操作：投影全黑編碼持續時間T0，然后投影全白編碼持續時間T0，投影全黑編碼持續時間T0，然后投影全白編碼持續時間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，每位格雷碼對應圖像持續時間Tc，然后投影沿Y方向的平面格雷碼，每位格雷碼對應圖像持續時間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，通過設置在待測目標物體上的光電傳感器，對待測目標物體上的空間坐標進行標定，并循環執行如下步驟；

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生能夠區分的編碼信號；光電傳感器根據香農采樣原理對這些能夠區分的信號按照設定的頻率進行采集并存儲，并記錄發生的時序信號；

步驟2.2，光電傳感器對采集到的時序信號進行識別：當檢測到兩個T0寬度的編碼信號時，認為是一個同步基準，即為全部投影儀時序對齊；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2.3，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光電傳感器的空間坐標，從而完成對待測目標物體標定點的測量，待全部標定點完成測量后實現對待測目標物體的測量。

優選的，步驟3的具體步驟如下，

步驟3.1，接受每一光電傳感器發送的2n個M位的格雷碼；