[發明專利]結合慣性導航系統的視覺傳感器全局定位方法

有效

• 申請號: 202011305036.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112484722B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 尹仕斌;郭寅;張楠楠;張澤陽
• 申請（專利權）人: 易思維（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/00;G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種結合慣性導航系統的視覺傳感器全局定位方法，在任一測量位置處，判斷：全局定位裝置能否進行全局定位；若是，利用全局定位裝置獲取：視覺傳感器坐標系與全局坐標系之間的關系以及慣性導航系統坐標系與全局坐標系之間的關系；若否，利用慣性導航系統實時獲取從上一正常測量位置移動到當前測量位置的慣性導航數據，再利用所述慣性導航數據解算視覺傳感器坐標系與全局坐標系之間的關系；對每個測量位置處的視覺傳感器進行全局定位，完成對待測工件所有測點的三維測量；本方法能夠在被遮擋的位置進行全局定位，具有便捷、高效的特點。

技術領域

本發明涉及視覺測量領域，具體涉及一種結合慣性導航系統的視覺傳感器全局定位方法。

背景技術

目前視覺測量已經被廣泛應用于工業制造領域；對于大型尺寸的工件檢測，需要設置多個測量位置，并對每個位置進行全局定位，將各個視覺傳感器采集的測點信息匯總到全局坐標系中，實現對大型工件的整體測量，現有的全局定位方法為通過攝影測量系統或激光跟蹤儀等全局定位裝置，獲取視覺傳感器上的標志點，對各個視覺傳感器進行全局定位；公開文件CN102607457中還公開了一種基于慣性導航技術的大尺寸三維形貌測量裝置，其通過激光跟蹤儀和慣性導航單元聯合求解光刀坐標系到世界坐標系的轉換關系，其中激光跟蹤儀靶球用于獲取平移關系T＝(x,y,z)^T；慣性導航單元用于獲取旋轉關系R，二者相互配合，實現轉換關系的快速獲取；該技術方案存在兩個弊端：1)當跟蹤儀靶球被遮擋時，激光跟蹤儀將無法解算平移關系；2)慣性導航單元容易受到積分誤差的影響，在長時間工作后，其得到的慣性導航數據誤差較大，造成轉換關系計算不準確；實際應用過程中，測量大尺寸待測工件不可避免的存在標志點被遮擋的情形，特別是測量面型復雜的構件時，如汽車車身、高鐵艙段、飛機艙段等，視覺傳感器需要深入到工件內部進行部分測點的檢測，此時會造成部分或全部標志點被遮擋，全局定位裝置(激光跟蹤儀等)無法對此時的視覺傳感器定位；在這種情況下，公開文件CN102607457的技術方案無法實施，而在現有方法中，往往利用機器人的重復定位精度獲取視覺傳感器的位姿，但由于機器人連桿變形、齒輪磨損等原因，機器人末端的姿態會發生漂移，這需要定期修正機器人重復定位的位置，這給測量系統的維護帶來了難度。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種結合慣性導航系統的視覺傳感器全局定位方法，本方法能夠解決全局定位裝置在部分測量位置(標志點被遮擋)無法獲得足夠數量標志點的問題，在被遮擋的測量位置，僅利用慣性導航系統輔助獲得被遮擋測量位置的視覺傳感器在全局坐標系中的位置，適用于面型復雜的大型構件測點全局定位，具有便捷、高效的特點。

本發明技術方案如下：

一種結合慣性導航系統的視覺傳感器全局定位方法，當大型待測工件落位在檢測工位內，視覺傳感器依據待測工件上不同測點的位置，移動到不同的測量位置；在測量位置處視覺傳感器能夠采集到測點的三維信息；

所述視覺傳感器的外殼上固定有多個標志點，其通過機械機構連接有慣性導航系統，二者同步移動并保持相對位姿不變；標定兩者之間的轉換關系RT；

所述檢測工位內還設置有全局定位裝置，其用于采集多個標志點位置信息并計算視覺傳感器坐標系與全局坐標系之間的關系；

在任一測量位置處，判斷：全局定位裝置是否能夠對視覺傳感器進行全局定位；

若是，則將當前測量位置記為正常測量位置，并利用全局定位裝置獲取：視覺傳感器坐標系與全局坐標系之間的關系以及慣性導航系統坐標系與全局坐標系之間的關系；

若否，則將當前測量位置記為被遮擋測量位置，并利用慣性導航系統實時獲取從上一正常測量位置移動到當前測量位置的慣性導航數據，再利用所述慣性導航數據解算視覺傳感器坐標系與全局坐標系之間的關系；

根據以上判斷，對每個測量位置處的視覺傳感器進行全局定位，再將其采集的待測工件上測點的三維信息轉換到全局坐標系中，完成對待測工件所有測點的三維測量。