CN109631754B - 一种测量装置坐标系标定的方法及相关装置 - Google Patents

一种测量装置坐标系标定的方法及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种测量装置坐标系标定的方法，该测量装置包括至少一个扫描面垂直于地面的激光扫描仪，该方法包括：获取每个激光扫描仪的第一扫描数据；基于第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据；利用每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型；根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数。通过上述方法可以提高对测量装置坐标系标定的效率。本申请还提供了一种测量装置及存储介质。

Description

一种测量装置坐标系标定的方法及相关装置
技术领域
本申请涉及坐标系标定领域，特别是涉及一种测量装置坐标系标定的方法及相关装置。
背景技术
机动车的外廓尺寸是大多数车辆检测中必须检测的项目，以确认注册登记检验的机动车与国家安全技术标准和机动车整车出厂合格证明等技术资料凭证的符合性，或确认在用机动车检验时与对应的《机动车行驶证》记载内容的符合性。对于车辆的检验方式包括人工测量和机动车外廓尺寸自动测量装置检验两种方式。其中人工测量成本高昂以及时效性较低，所以外廓尺寸测量装置成为现有车辆检验中必须的检测设备，而所采用的外廓仪主要是基于二维激光扫描仪的外廓仪。但是在使用二维激光扫描仪进行外廓尺寸测量时，必须标定一个参考坐标系。现有技术中对于坐标系的标定多是由工作人员手动调试的。工作人员手动调试标定坐标系的效率较低，且会准确度无法保证。故现需要一种可解决上述技术问题的方案。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提高了测量装置的坐标系标定的效率。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种测量装置坐标系标定的方法，所述测量装置包括至少一个扫描面垂直于地面的激光扫描仪，所述方法包括：
获取每个所述激光扫描仪的第一扫描数据；
基于所述第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据；
利用所述每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型；
根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数；
其中，所述坐标系变换参数包括以下至少一个：所述激光扫描仪与地面之间的距离、所在扫描线垂直地面的扫描点的标识以及扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是，提供一种测量装置，所述装置包括：处理器、存储器和至少一个扫描面垂直于地面的激光扫描仪，所述处理器与所述存储器和所述激光扫描仪相互连接；
所述激光扫描仪用于扫描得到扫描数据，并将所述扫描数据发送至所述处理器；
所述存储器用于存储程序数据，所述程序数据可被所述处理器执行；
所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序数据，以实现如上所述的方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是，提供一种存储介质，所述存储介质存储有程序数据，所述程序数据被执行时实现如上所述的一种测量装置坐标系标定的方法。
以上方案，通过获取每个激光扫描仪的第一扫描数据，基于第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标上的第一坐标数据；利用每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型，根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪扫描平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数，实现了自动标定计算求得测量装置的坐标系，提高了坐标系标定的效率。
附图说明
图1是本申请一种测量装置在一实施例中的结构示意图；
图2是本申请一种测量装置在另一实施例中激光扫描仪的安装示意图；
图3是本申请一种测量装置在又一实施例中的安装示意图；
图4是本申请一种测量装置坐标系标定的方法在一实施例中的流程示意图；
图5是本申请一种测量装置坐标系标定的方法在另一实施例中的流程示意图；
图6是本申请一种测量装置中激光扫描仪的安装示意图；
图7是本申请一种测量装置坐标系标定的方法在又一实施例中的流程示意图；
图8是图7所示实施例的应用场景示意图；
图9是本申请一种测量装置坐标系标定的方法在又一实施例中的结构示意图；
图10是本申请一种测量装置坐标系标定的方法在再一实施例中的流程示意图；
图11是本申请一种测量装置在又一实施例中的应用场景示意图；
图12是本申请一种存储介质一实施例中的应用场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为便于理解本申请一种测量装置坐标系标定的方法，首先阐述本申请所提供的测量装置的结构。
请参见图1，图1为本申请一种测量装置在一实施例中的结构示意图。在当前实施例中，测量装置100包括：处理器101、存储器102和至少一个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪103。处理器101与存储器102和激光扫描仪103相互连接。
激光扫描仪103用于扫描得到扫描数据，并将扫描数据发送至处理器101，以供处理器101处理实现基于扫描数据对测量装置坐标系进行标定。在不同的实施例中，激光扫描仪103的数量可根据实际的需要进行调整，当只需要对测试目标的一个方向上的尺寸进行扫描测量时，测量装置100可只包括一个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪103，当需要对测试目标多个方向上的尺寸进行测量时，测量装置100则包括多个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪103，当被测试目标是车辆，且对车辆的长度、宽度和高度方向进行数据检测时，则测量装置100包括三个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪103，当只需要对车辆进行宽度测量时，则对应的测量装置100只需两个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪103即可。
存储器102用于存储程序数据，程序数据可被处理器101执行。
处理器101用于执行存储器102存储的程序数据，以实现如图3至图11及其所对应的各个实施例所提供的方法。
请参见图2，图2为本申请一种测量装置在另一实施例中激光扫描仪的安装示意图。在当前实施例中，测量装置100包括三个激光扫描仪S1、S2和S3，三个激光扫描仪S1、S2和S3分别与处理器(图2未示)连接。其中，激光扫描仪S1、S2和S3的扫描平面均垂直于地面，激光扫描仪S2和S3的扫描平面是重合的，且S2和S3间隔设置。对应的，激光扫描仪S1的平面坐标系是指的是二维坐标系X1Y1，地面坐标系则是三维坐标系XYZ。
其中，激光扫描仪S1距离地面的高度为H1、激光扫描仪S2距离地面的高度为H2和激光扫描仪S3距离地面的高度为H3，其中H1、H2和H3的值可以不同，具体可以根据实际的需要分别对某一个激光扫描仪的高度进行设定调整。
进一步地，请参见图3。图3为本申请一种测量装置在又一实施例中的安装示意图，具体的，图3详细展示了测量装置包括三个激光扫描仪时，各个激光扫描仪的扫描平面的位置关系。其中，在当前实施例中，测量装置是用于对车辆进行测量时，激光扫描仪S1设置在车辆行驶方向的正前方预设距离的预设高度处，用于获取车辆前方的数据，BA为车辆驶入测量装置覆盖区域的方向。激光扫描仪S2和S3则设置在距离激光扫描仪S1预设距离处，激光扫描仪S2和S3的扫描平面是重合的，为S2S3EF所在的平面，S1ABC为激光扫描仪S1所在的平面，平面S2S3EF和S1ABC均垂直于地面AFBE。
请参见图4，图4为本申请一种测量装置坐标系标定的方法在一实施例中的流程示意图。在当前实施例中，本申请所提供的测量装置包括至少一个扫描面垂直于地面的激光扫描仪。可以理解的，在其他实施例中，本申请所提供的测量装置坐标系标定的方法，可以应用于包括多个扫描面垂直于地面的激光扫描仪的测量装置。
在当前实施例中，在测量装置安装好之后，只需要开启测量装置中的各个激光扫描仪，获取扫描数据作为原始数据。其中，当前实施例中，在测量装置开启进行获取原始数据时，可以是对测量装置所覆盖的区域直接进行扫描，即测量装置覆盖的区域中是没有任何待检测的物体。当然在其他实施例中，测量装置中的激光扫描仪也可以是对一测试目标进行检测获取到初始的扫描数据。
本申请所提供的测量装置坐标系标定的方法包括：
S410：获取每个激光扫描仪的第一扫描数据。
测量装置中的各个激光扫描仪首先会获取初始的扫描数据，再从每个激光扫描仪所获取的初始的扫描数据中获取第一扫描数据。
进一步地，在其他实施例中，从初始的扫描数据中获取第一扫描数据时，会进行去除误差点的处理，如会获取激光束中靠近中间段的数据作为第一扫描数据，以获取准确度更高的数据。所获取的第一扫描数据的数量是根据预先的经验值进行设定，并不做任何限定。
S420：基于第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据。
其中，激光扫描仪所获得的每个扫描数据对应的均是一个点的数据，所以第一扫描点集是步骤S410中所获取的第一扫描数据对应的点的集合或者是至少部分点的集合，激光扫描仪所获得的数据可以在一方面描述该点对应的位置信息，所以根据第一扫描数据即可求得各个第一扫描点集在其对应的激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据。其中，第一坐标包括：直角坐标。在当前实施例中，第一坐标数据与激光扫描仪扫描所得的数据是不同类型的坐标数据，激光扫描仪所得的扫描数据是以激光扫描仪为零点的极坐标数据，第一坐标数据为以激光扫描仪所在位置为零点的直角坐标数据，利用极坐标与直角坐标之间的转换关系，即可基于第一扫描数据得到第一扫描点集在对应的激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据。
可以理解的，在其他实施例中，测量装置中所包括的激光扫描仪也可以直接将所获取的极坐标数据转换为直角坐标数据，反馈至测量装置中的处理器处，实现为处理器分担部分数据处理工作。
其中，激光扫描仪的第一扫描数据包括：激光扫描仪的第一扫描点集中各个扫描点的极坐标，激光扫描仪的第一扫描点集包括激光扫描仪在一扫描周期内的至少部分扫描点。
S430：利用每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型。
利用上述步骤中求得的第一扫描点集的第一坐标数据，即可以求得每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型。
进一步地，在当前实施例中，调用最小二乘法，利用第一扫描点集对应的第一坐标数据，求得线性模型。
具体地，在当前实施例中，线性模型为y＝a*x+b。
S440：根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数。
其中，坐标系变换参数包括以下至少一个：激光扫描仪与地面之间的距离、所在扫描线垂直地面的扫描点的标识以及扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
进一步地，所在扫描线垂直地面的扫描点的标识为所在扫描线垂直地面的扫描点的索引号，即是在当前扫描周期中扫描线对应的索引号。在本申请中，会对每个激光扫描仪扫描的扫描线沿着一个方向依次进行编写索引号，以标识扫描线或者是扫描线对应的扫描点。
在当前实施例中，只需要从激光扫描仪中获取第一扫描数据，然后基于第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据，利用所得的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型，根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数，在此过程中可实现一键式自动化坐标系标定的方法，使得测量装置的坐标系校对流程变得简单易操作。
请同时参见图5和图6，图5为本申请一种测量装置坐标系标定的方法在另一实施例中的流程示意图，图6为本申请一种测量装置中激光扫描仪的安装示意图。
在当前实施例中，根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数，包括：
S501：获取每个激光扫描仪的第一扫描数据。
S502：基于第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据。
S503：利用每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型。
其中，每个激光扫描仪与地面间的距离记为H。设激光扫描仪S的扫描范围为R(0＜R＜360°)，将激光扫描仪的分辨率记为Δr，对应的，在一个扫描周期中，将激光扫描仪可以获取的扫描数据的数量记为N，则N＝R/Δr，在当前实施例中，将激光扫描仪所获取的初始扫描数据可记做D＝{d1,d2，……，dN}。将某条扫描线记为di，则将与当前扫描线相差ΔC的扫描线记为dS+ΔC/Δr，同理，假设所获取的扫描数据是图示ΔR范围内的扫描数据，对应的将所获取的第一个扫描数据对应的扫描线记为dS，将垂直于地面的扫描线记为dC，则对应的最后一个扫描线可以记为dS+ΔR/Δr。
其中，步骤S501至步骤S503可以参见上文步骤S410至步骤S430的阐述，在此不再详述。
S504：根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识。
其中，激光扫描仪所发射的扫描线垂直地面的扫描点的标识指的是：垂直于地面的扫描线在ΔR中的索引位置。
其中，在当前实施例中，每个激光扫描仪的线性模型为y＝a*x+b。
则步骤S504进一步包括：获取每个激光扫描仪的线性模型中的常数参数a和b，并利用每个激光扫描仪的常数参数a和b得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识。
具体地，利用第一扫描点集在对应的激光扫描仪扫描平面所在的坐标系中的第一坐标，调用最小二乘法，即可求取线性模型中的常数参数a和b。调用最小二乘法拟合直线模型，可以较好地减少误差，提高所得的线性模型的精度。
进一步地，利用每个激光扫描仪的常数参数a和b得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识，包括：分别利用公式
Figure BDA0001874627020000091
和公式C＝arctan(a)/Δr得到对应每个激光扫描仪与地面之间的距离H以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识C。其中，Δr为角度分辨率，
Figure BDA0001874627020000092
是点到直线距离公式，其中，点是指激光扫描仪所在的点，即在激光扫描仪平面坐标系中的零点，直线是指第一扫描点集在激光扫描仪平面坐标系中对应的线性模型；C＝arctan(a)/Δr则是根据线性模型的斜率计算直线与坐标轴的夹角，然后求取夹角与角度分辨率的商，对所求得的商进行取整获得C。
当一实施例中测量装置包括扫描平面重合的激光扫描仪时，则会进一步求取扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离，故还会包括步骤S505。
S505：基于扫描平面重合的激光扫描仪的距离和标识，获得扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
在基于上述步骤S501至步骤S504求得激光扫描平面重合的激光扫描仪与地面之间的距离、以及垂直于地面的扫描线的标识后，即可求得激光扫描仪扫描所得扫描数据转换为地面直角坐标系数据的转换关系，然后基于所得的转换关系即可求得激光扫描仪扫描所得的扫描数据在地面坐标系上坐标数据，再基于所求得的地面坐标系上的坐标数据，求得扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
请同时参见图7和图8，图7为本申请一种测量装置坐标系标定的方法在又一实施例中的流程示意图，图8为图7所示实施例的应用场景示意图。
进一步地，在一实施例中，当求得每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识后，步骤S505包括：
S701：获取扫描平面重合的每个激光扫描仪扫描测试板得到的第二扫描数据。
其中，测试板10设置于第二激光扫描仪与第三激光扫描仪之间且垂直于地面，测试板10的高度小于基于扫描平面重合的每个激光扫描仪与地面之间的距离，且测试板10为具有预设厚度的板子。在当前实施例中，测试板10是设置在第二激光扫描仪S2和第三激光扫描仪S3之间近似中间的位置。可以理解的，在其他实施例中，测试板10还可以是设置在第二激光扫描仪S2和第三激光扫描仪S3之间的任何位置。其中，第二激光扫描仪S2和第三激光扫描仪S3指的是扫描平面重合的激光扫描仪，且将这两个扫描平面重合的激光扫描仪扫描测试板10的扫描数据定义为第二扫描数据。
S702：基于第二扫描数据得到扫描平面重合的每个激光扫描仪的第二扫描点集在地面坐标系上的第二坐标数据。
由于每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识已经计算求得，即可以直接得到激光扫描仪对应的扫描平面坐标系至地面坐标系之间的转换关系(转换关系请参见下文中详细的阐述)。然后将第二扫描数据对应的第二扫描点集利用该转换关系，转换求得第二扫描点集在地面坐标系上的第二坐标数据。
其中，在当前实施例，第二扫描数据包括激光扫描仪的第二扫描点集中各个扫描点的极坐标，激光扫描仪的第二扫描点集包括激光扫描仪的第一扫描点集中的至少部分扫描点。
在当前实施例中，第二扫描数据具体是指第二激光扫描仪和第三激光扫描仪分别扫描测试板10相对的两个面时，所得的扫描数据，其中，第二激光扫描仪所扫描的测试板10的面与第三激光扫描仪所扫描的测试板10的面相互平行。
S703：根据第二扫描点集的第二坐标数据以及测试板的厚度，获得扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
其中，由于测试板10的厚度为已知的，在求得第二扫描点集的第二坐标数据之后，即可将所得的坐标数据与测试板10厚度相加，求得扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
其中，扫描平面重合的激光扫描仪的扫描平面平行于地面坐标系的横坐标轴。
请参见图8，测量装置100中的激光扫描仪S2和S3为扫描平面重合且垂直于地面的激光扫描仪，已知测试板10的厚度。由于经过上述步骤已分别求得激光扫描仪S2距离地面的高度H2、激光扫描仪S2垂直于地面的扫描线的索引号C2、激光扫描仪S3距离地面的高度H3和激光扫描仪S3垂直于地面的扫描线的索引号C3，这样就可以基于上述已知的坐标系变换参数，即可获得激光扫描仪扫描平面所在坐标系与地面坐标系之间的转换关系。基于上述坐标系间的转换关系，求得激光扫描仪S2和激光扫描仪S3扫描测试板10所得的扫描数据转换地面坐标系上对应的第二坐标，即可求得测试板10一侧距离激光扫描仪S2垂直于地面的扫描线之间距离W2和测试板10另一侧距离激光扫描仪S3垂直于地面的扫描线之间的距离W3，在求得W2和W3之后，只需要将ΔW、W2和W3相加即可求得激光扫描仪S2和S3之间的距离。
进一步地，请同时参见图8和图9，图9为本申请一种测量装置坐标系标定的方法在又一实施例中的结构示意图。在当前实施例中，步骤S703包括：
S901：利用第二坐标数据，从扫描平面重合的每个激光扫描仪的第二扫描点集中相应查找出纵坐标位于预设高度范围内的第三扫描点集。
在求得激光扫描仪S2和S3扫描测试板10的第二扫描点集对应的第二坐标数据之后，进一步从扫描平面重合的每个激光扫描仪的第二扫描点集中相应筛选出纵坐标在预设高度范围内的第三扫描点集，具体的，筛选激光扫描仪S2和S3中扫描点满足ΔHmin＜y＜ΔHmax的扫描点，并定义为当前激光扫描仪中的第三扫描点集。
S902：利用求均值公式对第二坐标数据中的一个坐标值求均值，以获得扫描平面重合的每个激光扫描仪测试板之间在地面坐标系的横坐标轴上的投影距离W横。
其中，激光扫描仪S2与测试板10之间在地面坐标系的横坐标轴上的投影距离W2(W横)的计算公式如下：
Figure BDA0001874627020000111
其中，n为激光扫描仪的第三扫描点集中的扫描点数量，xi为第三扫描点集中每个扫描点在地面坐标系上的横坐标。同理，激光扫描仪S3与测试板10之间在地面坐标系的横坐标轴上的投影距离W3计算公式与W2相同。
S903：将扫描平面重合的每个激光扫描仪对应的投影距离以及测试板的厚度相加，得到扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
进一步地，在其他实施例中，在求得激光扫描仪S2和激光扫描仪S3中的第三扫描点在地面坐标系上的第二坐标数据之后，可以根据测试板的厚度ΔW，对所得的第二坐标数据进行简单的校验。如，可以将激光扫描仪的扫描测试板所得的第二扫描点集进行拟合得到两条直线模型，第二扫描点集中与对应的直线模型距离较远的扫描点，以减少误差。
请参见图10，图10为本申请一种测量装置坐标系标定的方法在再一实施例中的流程示意图。
具体的，在当前实施例中，在步骤：根据每个激光扫描仪对应的线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数之后，本申请所提供的方法还包括：
S1001：基于坐标系变换参数，得到每个激光扫描仪平面坐标系与地面坐标系之间的变换关系。
在求得各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数之后，基于所求得的坐标系变换参数，得到每个激光扫描仪平面坐标系与地面坐标系之间的变换关系，以便在对待测量物体进行检测时，只需要将所获取的激光扫描仪所在平面的扫描数据，带入激光扫描仪平面坐标系与地面坐标系之间的变换关系，即可求得激光扫描仪所扫描的数据在地面坐标系上的数据，以便求出该物体的尺寸数据。
请同时结合图2和图8，在一实施例中，当测量装置包括第一激光扫描仪S1、扫描平面重合的第二激光扫描仪S2和第三激光扫描仪S3时，其中，第一激光扫描仪S1的扫描平面还垂直于第二激光扫描仪S2和S3的扫描平面。
如一实施例中，将所获取的第二激光扫描仪S2中的第一扫描数据记为djs2，则第二激光扫描仪S2所获取的扫描数据自激光扫描平面转换至地面直角坐标系之间变换关系为：
Figure BDA0001874627020000131
其中，jS2表示第二激光扫描仪S2在当前扫描周期中第j个扫描数据，j同时还表示当前扫描数据在第二激光扫描仪S2当前周期中的索引号，H2是激光扫描仪距离地面的高度，C2指的是激光扫描仪所发射的垂直于地面的激光扫描线对应的索引号，Δr为激光扫描仪的角度分辨率，djs2是以激光扫描仪为极坐标原点所对应的极径，Δr*(jS2-C2)为极角，x2、y2表示的是第二激光扫描仪S2中的扫描数据在地面坐标系中对应的坐标数据。
同理，对于与第二激光扫描仪S2的扫描平面重合的第三激光扫描仪S3，将第三激光扫描仪S3扫描所得的扫描数据记为djs3，由于经过上述步骤计算求得第二激光扫描仪S2与第三激光扫描仪S3之间的距离W，所以第三激光扫描仪S3所得的扫描数据转换至地面坐标系的转换关系为：
Figure BDA0001874627020000132
其中，H3为第三激光扫描仪S3距离地面的高度，C3指的是第三激光扫描仪S3所发射的垂直于地面的激光扫描线对应的索引号，djs3是以第三激光扫描仪为极坐标原点所对应的极径，Δr*(jS3-C3)为对应的极角，x3、y3表示的是第三激光扫描仪S3中的扫描数据在地面坐标系中对应的坐标数据。
对应的，将第一激光扫描仪S1扫描所得的数据记为djs1，第一激光扫描仪S1扫描所得的数据到地面坐标系的变换关系为：
Figure BDA0001874627020000133
其中，H1为第一激光扫描仪S1距离地面的高度，C1指的是第一激光扫描仪S1所发射的垂直于地面的激光扫描线对应的索引号，djs1是以第一激光扫描仪S1为极坐标原点所对应的极径，Δr*(jS1-C1)为对应的极角，z、y1表示的是第一激光扫描仪S1中的扫描数据在地面坐标系中对应的坐标数据。
其中，需要说明的是在当前实施例中，所选用的多个激光扫描仪S1、S2和S3的角度分辨率是相同的。在其他实施例中，可以根据实际需要选择角度分辨率不同的激光扫描仪。
S1002：利用变换关系，将每个激光扫描仪对测试目标扫描得到的第三扫描数据变换成地面坐标系上的坐标数据，并利用变换得到的坐标数据得到测试目标的外廓尺寸。
利用上述得到的每个激光扫描仪平面坐标系与地面坐标系之间的变换关系，将每个激光扫描仪对测试目标扫描得到的第三扫描数据变换成地面坐标系上的坐标数据，然后基于所得的地面坐标系的数据进行坐标数据之间的叠加或者求差等运算，即可求得测试目标的外廓尺寸。其中，第三扫描数据是指在对测试目标进行扫描时所得的扫描数据。
请同时参见图3和图11，其中，图11为本申请一种测量装置在又一实施例中的应用场景示意图。在当前实施例中，测量装置100是对车辆20的长度、宽度和高度进行检测，测量装置100包括激光扫描仪S1、S2和S3，其中，激光扫描仪S2和S3的扫描平面重合，激光扫描仪S1的扫描平面与激光扫描仪S2和S3的扫描平面垂直。车辆20先驶入激光扫描仪S2和S3扫描平面所覆盖的区域，然后在驶入激光扫描仪S1扫描平面所覆盖的区域，激光扫描仪S1获取车辆20的前端沿车辆20行驶方向的信息，激光扫描仪S2和S3获取车辆20横截面上的信息，当车辆20完全经过S1、S2和S3所覆盖的区域后，则可以直接获取到车辆20的三维轮廓信息。
具体的，由于已经完成对测量装置的坐标系的标定后，则对应的已经获取到激光扫描仪S2和S3各自坐标系转换至地面坐标系上的转换关系，则激光扫描仪S2和S3获取到车辆的三维轮廓信息后，即可依据所得的激光扫描仪所在坐标系与地面坐标系的转换关系，将激光扫描仪扫描所得的车辆的三维信息转换为地面坐标系上的坐标信息，则此时即可直接依据转换为地面坐标系信息的车辆三维轮廓，直接求得车辆的尺寸。
参见图12，图12是本申请一种存储介质在一实施例中的结构示意图。该存储介质120存储有程序数据121，该程序数据121被执行时实现如上所述测量装置坐标系标定的方法及各个实施例中所描述的方法。具体的，上述具有存储功能的存储介质120可以是存储器、个人计算机、服务器、网络设备或者U盘等其中的一种。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种测量装置坐标系标定的方法，其特征在于，所述测量装置包括至少一个扫描面垂直于地面的激光扫描仪，所述方法包括：
获取每个所述激光扫描仪的第一扫描数据；
基于所述第一扫描数据得到每个激光扫描仪的第一扫描点集在对应激光扫描仪平面坐标系上的第一坐标数据；
利用所述每个激光扫描仪的第一扫描点集的第一坐标数据对应得到每个激光扫描仪的第一扫描点集所在的线性模型；
根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数；
其中，所述坐标系变换参数至少包括：所述激光扫描仪与地面之间的距离和所在扫描线垂直地面的扫描点的标识，所述激光扫描仪的第一扫描数据包括：激光扫描仪的第一扫描点集中各个扫描点的极坐标；
所述根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数，进一步包括；
根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识；
每个所述激光扫描仪的线性模型为y＝a*x+b；
所述根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识，包括：
获取每个激光扫描仪的线性模型中的常数参数a和b，并利用每个所述激光扫描仪的所述常数参数a和b得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识；
所述利用每个所述激光扫描仪的所述常数参数a和b得到每个激光扫描仪与地面之间的距离以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识，包括：
利用以下公式得到对应每个激光扫描仪与地面之间的距离H以及所在扫描线垂直地面的扫描点的标识C；
Figure FDA0002778211800000021
C＝arctan(a)/Δr；
其中，所述Δr为角度分辨率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述坐标系变换参数还包括：扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离，所述扫描平面重合的激光扫描仪包括第二激光扫描仪和第三激光扫描仪，基于扫描平面重合的激光扫描仪的所述距离和所述标识，获得所述扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离，包括：
获取扫描平面重合的每个激光扫描仪扫描测试板得到的第二扫描数据；其中，所述测试板设置于第二激光扫描仪与第三激光扫描仪之间且垂直于地面，所述测试板的高度小于所述扫描平面重合的每个激光扫描仪与所述地面之间的距离，所述第二扫描数据包括激光扫描仪的第二扫描点集中各个扫描点的极坐标；
基于所述第二扫描数据得到所述扫描平面重合的每个激光扫描仪的第二扫描点集在地面坐标系上的第二坐标数据；
根据所述第二扫描点集的第二坐标数据以及所述测试板的厚度，获得所述扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离；其中，所述扫描平面重合的激光扫描仪的扫描平面平行于所述地面坐标系的横坐标轴。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述根据所述第二扫描点集的第二坐标数据以及所述测试板的厚度，获得所述扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离，包括：
利用所述第二坐标数据，从所述扫描平面重合的每个激光扫描仪的第二扫描点集中相应查找出纵坐标位于预设高度范围内的第三扫描点集；
利用以下公式获得所述扫描平面重合的每个激光扫描仪与所述测试板之间在所述地面坐标系的横坐标轴上的投影距离W横，
Figure FDA0002778211800000022
其中，所述n为所述激光扫描仪的第三扫描点集中的扫描点数量，所述xi为所述第三扫描点集中每个扫描点在地面坐标系上的横坐标；
将扫描平面重合的每个激光扫描仪对应的所述投影距离W横以及所述测试板的厚度相加，得到所述扫描平面重合的激光扫描仪之间的距离。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光扫描仪的第一扫描点集包括所述激光扫描仪在一扫描周期内的至少部分扫描点；
所述激光扫描仪的第二扫描点集包括所述激光扫描仪的第一扫描点集中的至少部分扫描点；
所述所在扫描线垂直地面的扫描点的标识为所在扫描线垂直地面的扫描点的索引号；
所述测量装置包括第一激光扫描仪、扫描平面重合的所述第二激光扫描仪和所述第三激光扫描仪，其中，所述第一激光扫描仪的扫描平面还垂直于所述第二激光扫描仪的扫描平面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个激光扫描仪对应的所述线性模型得到各个激光扫描仪平面坐标系变换至地面坐标系所对应的坐标系变换参数步骤之后，还包括：
基于所述坐标系变换参数，得到每个所述激光扫描仪平面坐标系与地面坐标系之间的变换关系；
利用所述变换关系，将每个所述激光扫描仪对测试目标扫描得到的第三扫描数据变换成所述地面坐标系上的坐标数据，并利用变换得到的坐标数据得到测试目标的外廓尺寸。
6.一种测量装置，其特征在于，所述装置包括：处理器、存储器和至少一个扫描平面垂直于地面的激光扫描仪，所述处理器与所述存储器以及所述激光扫描仪相互连接；
所述激光扫描仪用于扫描以得到扫描数据，并将所述扫描数据发送至所述处理器；
所述存储器用于存储程序数据，所述程序数据可被所述处理器执行；
所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序数据，以实现如权利要求1～5任一项所述的方法。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序数据，所述程序数据被执行时实现如权利要求1～5任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112923849B (zh) * 2021-01-27 2022-09-13 长春涵智科技有限公司 基于轮廓传感器的空间定位方法及系统
CN113446938B (zh) * 2021-06-25 2023-02-21 浙江龙翔工具科技有限公司 一种数控雕刻扫描方法、系统、存储介质及设备
CN114543664B (zh) * 2021-12-30 2024-05-07 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种基于激光扫描的加油锥套定位方法及装置
CN115615352B (zh) * 2022-09-28 2023-07-11 山东交通学院 激光扫描器的标定方法、装置以及存储介质

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5818103A (ja) * 1981-07-27 1983-02-02 Kawasaki Steel Corp 散乱体雰囲気中での被測定面の形状測定方法
CN201569418U (zh) * 2009-12-09 2010-09-01 麻伟明 车辆外廓尺寸动态自动测量装置
CN202853572U (zh) * 2012-08-28 2013-04-03 成都志诚弘毅科技有限公司 一种获取运动中车辆外轮廓尺寸及重量的全自动测量装置
CN107044837B (zh) * 2016-12-26 2019-12-03 天津京东深拓机器人科技有限公司 用于标定检测工具坐标系的方法、装置以及控制设备
CN107738254B (zh) * 2017-08-25 2019-12-24 中国科学院光电研究院 一种机械臂坐标系的转换标定方法与系统

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