[發明專利]一種非接觸測量系統的測頭位姿標定方法

有效

• 申請號: 202110072241.7
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112781496B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張越;朱琳偉;彭銳濤;徐洪賀;盧巖;王濤
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種非接觸測量系統的測頭位姿標定方法，無需額外輔助儀器即可標定線結構光傳感器空間角度。以標準圓柱體的芯軸作為標定的樣板，通過線結構光傳感器發射激光線來得到二維輪廓，經過多個空間位置的掃描，進而獲得多組輪廓曲線數據，其中通過萊文伯格?馬夸特迭代法對每一個空間輪廓進行非線性優化求解輪廓參數再根據相對移動傳感器在不同的世界坐標上進行多次掃描策略，得到多組非共線校準點。這些生成的非共線點被滿足于相對運動模型的外在參數計算，即逆向實現線結構光傳感器框架空間角度的求解。此方法簡單省時，測量精度高。

技術領域

本發明屬于線結構光測量技術領域，具體涉及一種無需額外輔助儀器即可對線結構光傳感器在集成系統中進行空間角度標定的方法。

背景技術

近年來線結構光三維測量技術的主要發展趨勢是線結構光傳感器與其他設備如數控機床或坐標測量機相集成，來實現對工件目標的3D測量。例如，在數控系統中，可增加線結構光傳感器的自由度，將線結構光測量的輪廓數據從2D擴展到3D，以實現全面的非接觸測量和逆向三維重建測量目標。在線結構光測量技術領域，線結構光傳感器測量技術屬于當前廣泛應用的線結構光測量技術之一，作為一種最常用的結構光傳感器，一個線結構光傳感器基本結構由一個攝像機(主要零部件為電荷耦合器件或互補金屬氧化物半導體)和一個激光投影儀組成。線結構光傳感器高精度掃描的標定分為獨立的兩個部分:內在標定和外在標定，它們通過不同的坐標框架關系來區分。當傳感器上的激光能量被激發，通過柱面物鏡發出一條激光線時，攝像機就捕捉到了一幅調制的目標輪廓圖像。相應的輪廓可以通過離散點的重心來識別，并且在識別中考慮圖像平面透鏡變形問題，從而實現激光平面中的2D數據與圖像平面中的2D輪廓映射。這種一對一對應的標定程序稱為“內在標定”，往往在線結構光測頭出廠前已經校準完畢。而當傳感器被嵌入以集成多軸設備，從激光平面中的2D數據轉換到三維世界框架具有良好的可行性。但必須存在一個傳感器位置(坐標隨多軸變化)和方向用來識別激光平面和數控機床上建立標準的笛卡爾空間直角坐標系之間的關系。這種識別過程稱為“外在標定”。因為線結構光傳感器框架在測量系統中受安裝偏差、機床振動等因素會變得不正交或偏斜，必須對傳感器在系統中進行充分外在標定，其中最關鍵的在于傳感器框架空間角度的精確求解。簡而言之，不同的平臺和條件可能需要在適當的掃描視圖中進行不同的處理，標定測量空間角度一個耗時且復雜的過程。但它對于確保3D視覺測量的高精度又起到關鍵作用。

發明內容

本發明介紹一種無需額外輔助儀器即可標定線結構光傳感器框架空間角度的方法。具體步驟如下。

T1：確認整體轉換的關系