[發明專利]基于三維投影的特征信息快速定位方法

有效

• 申請號: 201911044403.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110749290B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 鄒劍;郭寅;張楠楠
• 申請（專利權）人: 易思維（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于三維投影的特征信息快速定位方法，利用設有相機和投影儀的視覺傳感器實現，視覺傳感器固定在機器人末端，或者固定在待測物所在工位上；包括如下步驟：1)基于標準數據，確定特征標記點在待測物坐標系下的三維坐標；2)通過待測物坐標系?機器人坐標系?傳感器坐標系?投影儀坐標系的轉換關系或者通過位置固定的傳感器的傳感器坐標系與待測物坐標系的轉換關系，將特征標記點的坐標轉換到投影儀坐標系下；3)依據成像投影原理，將三維坐標映射到投影平面上，獲得二維坐標，生成投影圖片，投射到待測物表面上，輔助人工貼點。該方法無需借助工藝卡片，能有效消除人工影響，耗時少，精度高。

技術領域

本發明涉及精密測量領域，具體涉及一種基于三維投影的特征信息快速定位方法。

背景技術

隨著高端先進制造技術的飛速發展，對幾何量精密測量技術提出更高要求，其中高密度精細三維點云測量需求是一類典型問題。高質量的三維點云是特殊復雜形位公差分析必需的基礎數據，如汽車車身特征線DLM參數測量、飛機蒙皮鉚釘離面差測量、船舶彎板曲面偏差測量等等。自動藍光掃描系統是利用藍光三維掃描技術獲取自由曲面精細三維點云，結合工業機器人自動化平臺實現大型自由曲面表面高密度點云的自動化精密測量系統，是滿足汽車制造、航空航天、船舶制造等高端先進制造領域中高質量三維點云測量的有效手段。

目前高精度的自動藍光掃描系統均使用全局拼接點的方式，需要在測量之前完成拼接點的粘貼和坐標解算。現在常規的全局拼接點設置方式為人工對照工藝卡片在車身上相應位置放置拼接點；人工粘貼一臺整車需要耗時1h左右，效率較低；擺放位置的偏差取決于人工識別位置的差異，一般會到幾厘米的量級，在實際測量過程中會出現全局拼接點超出傳感器視場，造成該測量位置拼接失敗、需要補拍的問題；另外，前期制作工藝卡片也是一項繁瑣的工作，如何能讓使用者分辨出全局拼接點的位置，并盡量減少工藝卡片的制作數量，這是一個需要長期經驗累積的工作。對人員熟練度要求極高。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于三維投影的特征信息快速定位方法，其能有效消除人工對拼接點位置擺放的影響，擺放位置可達到毫米量級的一致性精度，有效縮短貼點時間、提高拼接點位置的準確度，繼而提高拼接精度。

為此，本發明的技術方案如下：

一種基于三維投影的特征信息快速定位方法，利用設有相機和投影儀的視覺傳感器實現，所述視覺傳感器固定在機器人末端，或者固定在待測物所在工位上；包括如下步驟：

1)基于標準數據，確定處于某一位姿的機器人或固定于某一位置的視覺傳感器所對應的所有特征標記點在待測物坐標系下的三維坐標；

2)通過待測物坐標系與機器人坐標系、機器人坐標系與傳感器坐標系、傳感器坐標系與投影儀坐標系的轉換關系，將特征標記點的坐標轉換到投影儀坐標系下；

或者，通過位置固定的傳感器的傳感器坐標系與待測物坐標系的轉換關系，將特征標記點的坐標轉換到投影儀坐標系下；

3)依據成像投影原理，將步驟2)得到的特征標記點的三維坐標映射到投影平面上，獲得各點的二維坐標；以此為依據，生成投影圖片，通過投影儀投射到待測物表面上，輔助此位置后續工作中的人工貼點。

進一步，獲取標準數據的方法包括如下步驟：

①在待測物的待檢測位置貼好特征標記點；

②末端固定有視覺傳感器的機器人從不同位置采集所述待測物的圖像，此圖像上包含有特征標記點；

以待測物坐標系為基準，將機器人坐標系轉換到待測物坐標系；同時分別確定相機、投影儀與機器人之間的位姿關系；