[發明專利]利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法及其用途

有效

• 申請號: 202010303998.8
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111322950B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 尹仕斌;郭寅;郭磊;孫博;謝康康
• 申請（專利權）人: 易思維（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，標準狀態下，所述圓柱體垂直設置于安裝位置，所述線結構光傳感器、圓柱體和安裝位置之間的相對位置固定；所述線結構光傳感器坐標系與全局坐標系之間的轉換關系已知；

其特征在于，包括以下步驟：

1)所述線結構光傳感器向所述圓柱體的側表面投射線激光，并采集圖片；提取所述圖片中的光條圖像，將光條圖像上所有點坐標從線結構光傳感器坐標系轉換到全局坐標系；

2)當圓柱體在標準狀態時的軸線與全局坐標系xoy平面不垂直時，預先構建圓柱體坐標系，以標準狀態下圓柱體的底面為圓柱體坐標系的xoy平面，同狀態下圓柱體的軸線方向為z軸；將光條圖像中所有點投影到圓柱體坐標系的xoy平面，利用圓弧段點坐標擬合圓I，求取圓柱體坐標系下的圓I的圓心坐標；利用圓柱體坐標系與全局坐標系之間的旋轉平移轉換關系，獲取圓I的圓心坐標在全局坐標系下的坐標值；將光條直線段部分的點在全局坐標系下的z方向的中值作為圓I的圓心z值，得到代表圓柱體位置的坐標。

2.如權利要求1所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：利用圓弧段點坐標擬合圓的方法為：

①將圓弧段兩個端點中任意一點作為種子點；

②依據種子點進行N個最近鄰檢索，分別計算N個點與種子點之間的距離，判斷距離值是否均小于預設值：

③若是，則將這N個點存儲，并選擇前一次存儲點中距種子點最遠的點作為新的種子點，繼續進行步驟②；

若否，則把各距離值小于預設值的點存儲為一段光條段；并在距離值大于預設值的點中選擇距離前一種子點最近的點為新的種子點，進行步驟②，把再次滿足條件的點存入新的光條段；直至遍歷完整個圓弧段，將其分割成N段光條段；

④對比所有光條段，將點云數量大于預設數量的光條段記為新的圓弧段點，剔除其他光條段，利用新的圓弧段點進行圓弧擬合。

3.如權利要求2所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：對新的圓弧段點采用權利要求2中相同方法進行篩選，第二次篩選時點與種子點之間距離的預設值大于第一次設置的預設值，把光條段點云數量/點云總數量大于預設值的光條段作為最終的圓弧段，利用最終的圓弧段點進行圓弧擬合。

4.如權利要求1所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：所述線結構光傳感器坐標系與全局坐標系之間的轉換關系通過以下方法獲得：

a、將標準球擺在至少五個不同位置，且任意四個位置不同面；

b、使用跟蹤儀確定各標準球在全局坐標系下的坐標；利用線結構光傳感器獲取在標準球在其坐標系下的坐標；

c、依據同名點計算線結構光傳感器坐標系與全局坐標系之間的旋轉、平移轉換關系。

5.如權利要求1所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：所述圓柱體坐標系與全局坐標系之間的旋轉平移轉換關系通過以下方法獲得：

以圓柱體底面所在平面與全局坐標系x軸的交點為原點，圓柱體底面所在平面與全局坐標系x軸、z軸交點的連線與圓柱體坐標系的x軸方向平行；圓柱體的軸線方向為z軸，依據右手定則確定y軸；通過幾何關系，計算獲取圓柱體坐標系與全局坐標系之間的旋轉平移轉換關系。

6.如權利要求1所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：所述圓柱體為銷柱、螺柱、螺釘、或圓柱狀孔。

7.如權利要求6所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法，其特征在于：所述圓柱體的直徑為線結構光傳感器中相機視場的1/10～1/2。

8.如權利要求1所述利用線結構光傳感器定位圓柱體位置的方法的用途，其特征在于：

利用如權利要求1所述方法獲取兩個或多個代表待測圓柱體位置的坐標，按需計算距離或相對位置，與預設值比對后獲得圓柱體位置狀態、或位置偏差、或位姿調整方法。