CN110044259B - 一种合拢管柔性测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合拢管柔性测量系统及测量方法，包括可移动式测头、跟踪装置及数据传输处理装置，可移动式测头包括线激光测头、辅助靶标，线激光测头与辅助靶标固定连接，用于采集法兰的螺栓孔边缘点图像数据；辅助靶标用于将线激光测头采集的图像数据由线激光相机坐标系转换到辅助靶标坐标系中；跟踪装置包括跟踪相机，用于采集辅助靶标的图像，将处理后的螺栓孔边缘点三维坐标由辅助靶标的坐标系中转换到跟踪相机的坐标系中；数据传输处理装置，用于对可移动式测头采集的螺栓孔图像及跟踪相机采集的辅助靶标的图像进行处理，获取法兰的相对位姿数据。本发明无需对待测法兰进行辅助工具装配等操作即可完成测量，实现了待合拢管法兰的快速测量。

Description

一种合拢管柔性测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及船舶制造、非接触式测量、在位测量领域，具体地，涉及一种合拢管柔性测量系统与测量方法。

背景技术

在船舶制造领域，舾装工作量极大，占总工作量一般以上，而舾装中精度控制难度最大的就是管舾装。在船体分段或总段合龙时，由于制造精度不佳及误差累积的问题，大量管路无法按设计图纸顺利安装。所以在设计初期，设计人员就在许多区域预留空间，利用合拢管连接，即在两端法兰位姿固定的情况下，设计一段可连接两端法兰的管子完成连接。特别的，在货油舱等对管线质量要求很高的区域中，无论管径大小，几乎所有的分段管线对接均设计为合拢管连接。

传统的合拢管制作方法包括取型法和现场焊接法，这两种制作方法工艺落后、效率低下、浪费材料并存在现场施工时具有不安全因素等问题。针对上述问题国内外相关学者提出了一些新型测量方案。

经检索文献发现，韩国学者设计了一种利用两个角度编码器和一个拉绳传感器测量球坐标的测量装置，但存在设备结构复杂的问题。

经检索，专利号为201110262325.3的中国专利，设计了呈三角分布的三个拉绳传感器组成的测量设备，包括三个部分，第一部分为定心传动系统，第二部分为数据测量和数据处理部分，第三部分为测量头；定心传动系统用于安装待测量的一个法兰上，数据测量和数据处理部分成三角形平面与定心传动系统相连，该三角形平面与该法兰的密封面平行，且该三角形平面中心与该法兰密封面的中心同轴，测量时，数据测量和数据处理部分的三角形平面的三个角的延伸线集聚于一点，该点位于测量头上。

以上两种方案均为接触式测量，虽然精度较高，但设备安装复杂且针对不同螺栓孔径的法兰需要不同的末端装置，适用面较窄。且测量方案柔性差，待合拢法兰间存在管路干涉时无法完成测量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种合拢管测量的柔性测量系统及测量方法，无需对待测法兰进行辅助工具装配等操作即可完成测量，实现了合拢管法兰的非接触快速测量，提高了生产效率。

根据本发明的第一个方面提供一种合拢管柔性测量系统，两根待合拢的管子两端分别设有第一法兰和第二法兰，所述柔性测量系统包括可移动式测头、跟踪装置及数据传输处理装置，其中，

所述可移动式测头包括线激光测头、辅助靶标，所述线激光测头与所述辅助靶标固定连接，用于采集所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔边缘点的图像；

所述辅助靶标，用于将所述线激光测头采集的螺栓孔边缘点三维坐标由线激光相机坐标系转换到辅助靶标坐标系中；

所述跟踪装置包括跟踪相机，所述跟踪相机采集所述辅助靶标的图像；

所述数据传输处理装置，用于对所述可移动式测头采集的所述螺栓孔边缘点的图像及所述跟踪相机采集的所述辅助靶标的图像进行处理，

其中，对所述可移动式测头采集的所述螺栓孔边缘点的图像进行处理指将图像中提取螺栓孔边缘像素点，并通过标定的结果将其转换为所述螺栓孔边缘点三维坐标；

对所述跟踪相机采集的所述辅助靶标的图像进行处理，指将所述螺栓孔边缘点三维坐标由所述辅助靶标的坐标系中转换到所述跟踪相机的坐标系中，实现所述可移动式测头在不同位置下测量数据的坐标统一，获取所述第一法兰和所述第二法兰的相对位姿数据。

上述结构中，所述跟踪装置采集所述辅助靶标的图像，再将采集的图像输入到数据传输处理装置，数据传输处理装置处理图像，获得所述辅助靶标坐标系到所述跟踪相机坐标系的转换关系，从而将处理后的螺栓孔边缘点三维坐标由所述辅助靶标的坐标系中转换到所述跟踪相机的坐标系中。

标定结果指所述线激光测头标定结果，包括线激光测头中线激光相机的相机内参矩阵和畸变系数，以及所述激光发射器发出的激光平面在线激光相机坐标系下的表示，即光平面方程ax+by+cz+d＝0。

本发明的上述结构中，所述可移动式测头对所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔进行非接触式测量；所述跟踪相机对所述辅助靶标进行非接触式测量。

优选地，所述数据传输处理装置包括交换机、终端设备，其中，所述交换机的输入端连接所述线激光测头、所述跟踪相机的输出端，所述交换机的输出端连接所述终端设备的输入端并进行数据传输。

所述线激光测头的输出端连接所述交换机的输入端，用于输入所述线激光测头采集所述螺栓孔特征图像；所述跟踪相机的输出端连接所述交换机的输入端，用于输入所述跟踪相机采集的所述辅助靶标的图像；所述交换机将输入的所述螺栓孔特征图像和所述辅助靶标图像输出至终端设备；所述终端设备将所述螺栓孔特征图像和所述辅助靶标的图像处理为所述法兰相对位姿数据。

本发明的进一步设置为，所述跟踪装置还包括固定支架、跟踪辅助装置，其中，所述固定支架用于固定所述跟踪相机和所述跟踪辅助装置，所述跟踪辅助装置用于为所述跟踪相机提供光照强度，使所述辅助靶标的标志点成像清晰。

优选地，具有以下一种或多种特征：

-所述线激光测头由线激光相机和激光发射器组成，所述线激光相机可以采用CCD相机、CMOS相机，所述激光发射器单次发射单条光刀；

-所述线激光测头视野不小于400mm；

-所述跟踪相机的视野不小于1500mm。

优选地，具有以下一种或多种特征：

-所述辅助靶标由标志点组成，所述标志点呈一定编码分布；

标志点的数目为12个，标志点呈一定编码分布：

(1)、首先计算12个标志点中心间距。由于标志点实际空间距离及辅助靶标姿态限制，1号点到其余各点的最短距离，即1-11号点间距，长于任意点到其最近点距离，因此可以确定图像中1号点。

(2)、接着进入解码进度判断。第一次进入判断，以1号点为出发点，其余各点为终点，建立11条向量，并计算两两间的叉积关系，利用叉积方向的射影不变性来区分各点。像素坐标系x轴水平向右，y轴竖直向下，由此构建右手系，z轴向里；若向量叉积顺序为顺时针，如x×y，那么得到的向量应与z同向，即(x×y)·z>0，简称叉积结果为正；反之，若向量叉积顺序为逆时针，则得到的向量与z反向，简称叉积结果为负；在11条向量中，存在一条与其余向量叉积结果均为正的向量，其终点为2；存在一条与其余向量叉积结果均为负的向量，其终点为3；完成第一次检索；

(3)、第二次进入判断，以2号点为出发点，最近三点为终点建立向量；三条向量两两叉积结果为正正、正负、负负，由此确定4、5和6号点；

(4)、第三次进入判断，以3号点为出发点，最近三点为终点建立向量。重复(3)，确定7、8和9号点。

(5)、第四次进入判断，以1号点为出发点，剩余未确定编号的三点为终点建立向量。重复(3)，确定10、11和12号点。至此12个标志点解码完毕；

通过上述编码分布能对标志点图像进行自适应识别，确定标志点实际空间三维坐标与图像二维坐标对应关系，从而计算所述辅助靶标在跟踪相机坐标系下的姿态；

-所述标志点为反光标志点；所述反光标志点为反光标志点/记点、回光反射点；

-所述标志点的数目不少于十个；

优选地，所述跟踪相机为单目相机；所述单目相机体积小，便携，对测量环境要求低；所述跟踪相机还可以选用双目相机或多目相机；

根据本发明的第二个方面，提供一种合拢管柔性测量系统的测量方法，包括：

获取所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像：

将所述可移动式测头移动至所述第一法兰的某一螺栓孔处，获取包含所述螺栓孔边缘点三维坐标的图像，同时所述跟踪相机获取所述辅助靶标的图像；采集所述第一法兰的其他螺栓孔的图像；重复上述过程，采集所述第二法兰的螺栓孔边缘点三维坐标的图像；获得所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像；

图像处理获取相对位姿数据：

利用测得的所述第一法兰和/或所述第二法兰的所述螺栓孔边缘点拟合各所述螺栓孔中心；利用同一法兰的多个所述螺栓孔中心拟合所述第一法兰和/或所述第二法兰的法兰平面与法兰中心；计算所述第一法兰和所述第二法兰的法兰中心距与法兰平面法向量夹角的数据，获得所述第一法兰和所述第二法兰的相对位姿数据；

生成所述合拢管加工图纸：

根据测量的所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像，获取所述第一法兰和所述第二法兰的型号，同时确定所述合拢管的管径及壁厚。作为一优选方式：根据测量的法兰特征数据，查询法兰型号数据库，获取测量法兰的型号，同时确定合拢管管径及壁厚。

进一步设置为，测量待测的所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像还包括：对测量的所述第一法兰和/或所述第二法兰的任意一个所述螺栓孔测量数目不少于三个。

进一步设置为，所述测量方法还包括：

搭建测量环境：

将所述跟踪装置固定，使测量过程中所述跟踪相机姿态不变且能同时拍摄到所述第一法兰和所述第二法兰为准，将所述跟踪相机和所述线激光测头连接到所述交换机上，所述交换机通过网线连接到所述终端设备上；

进一步设置为，生成所述合拢管加工图纸还包括，根据两端法兰法矢，生成所述合拢管的轴线，生成所述合拢管的加工图纸。由上述信息生成PDF格式的合拢管加工图纸并保存。

本发明上述装置和测量方法在测量过程中的数据坐标系变换关系，由线激光测头的激光发射器发出的激光打在第一法兰或第二法兰上，被线激光测头的线激光相机捕捉，通过图像处理获取光刀断点在线激光相机坐标系下的三维坐标信息，即螺栓孔边缘点三维坐标；该图像处理指：线激光相机采集螺栓孔边缘点的图像，将图像传输至数据传输处理装置，数据传输处理装置对图像进行处理，从图像中提取螺栓孔边缘像素点，并通过标定的结果将其转换为三维坐标；在测量过程中，线激光测头与辅助靶标固接，相对位置关系不变，即手眼标定矩阵不变，因此可以利用测量前标定好的手眼标定矩阵，将测量数据(即螺栓孔边缘点三维坐标)由线激光相机坐标系转换到辅助靶标坐标系中；同时测量过程中跟踪相机位置不变，即可将跟踪相机坐标系视为世界坐标系，跟踪相机实时跟踪辅助靶标，获取辅助靶标坐标系到跟踪相机坐标系的转换矩阵(即转换关系)，利用该转换矩阵将测量数据从辅助靶标坐标系中转换到跟踪相机坐标系中，实现可移动式测头在不同位置下测量数据的坐标统一。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中第一法兰、第二法兰的特征数据测量以及辅助靶标跟踪均为非接触式测量，无需对待测法兰进行辅助工具装配等操作，将可移动式测头移动到相应位置即可完成测量，实现了待合拢管法兰的快速测量，提高了生产效率。

2、本发明采用的测量方法，仅要求待测法兰附近有一定空间用于移动可移动式测头，同时跟踪相机能拍摄到辅助靶标，对待合拢管两端的待测法兰间的空间要求低，即使法兰间存在管路干涉也能测量。测量方法柔性高，对法兰型号以及现场测量环境适应度高，可广泛应用。

3、本发明采用的结果呈现形式为合拢管加工图纸，可直接指导合拢管的加工，在流程上实现了测量工人到加工车间的无缝衔接，整个测量过程便捷，环保。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例中的结构示意图；

图2为图1的另一角度的结构示意图；

图3为本发明一优选实施例测量数据坐标系变换关系示意图；

图4为本发明一优选实施例测量方法的测量步骤示意图；

图5为本发明辅助靶标标志点编码示意图；

图6为本发明一优选实施例辅助靶标标志点解码流程示意图；

图7为本发明一优选实施例跟踪装置结构示意图；

图中标记分别表示为：1为第一法兰、2为可移动式测头、3为线激光测头、31为线激光相机、32为激光发射器、4为辅助靶标、5为第二法兰、6为跟踪相机、7为跟踪辅助装置、8为固定支架。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为本发明合拢管柔性测量系统的一实施例结构示意图，图中：待合拢管的两端设有第一法兰1、第二法兰5。柔性测量系统包括可移动式测头2、跟踪装置及数据传输处理装置，其中，可移动式测头2包括线激光测头3、辅助靶标4，线激光测头3包括线激光相机31、激光发射器32。线激光测头3固定连接辅助靶标4，用于对第一法兰1和/或第二法兰5的螺栓孔进行非接触式测量，获得螺栓孔边缘点三维坐标的图像数据。线激光测头3由线激光相机31和激光发射器32组成，线激光相机31为CCD相机，激光发射器32单次发射单条光刀。跟踪装置包括跟踪相机6，用于对辅助靶标4的非接触式测量。辅助靶标4的标志点为反光标志点，用于将线激光测头3的测量数据由线激光相机31坐标系转换到辅助靶标4坐标系中。数据传输处理对可移动式测头2测量的图像数据进行处理，获取第一法兰1和第二法兰5的相对位姿数据。

在具体实施的过程中，可移动式测头2是测头在测量过程中能移动，测量的过程中可以采用将可移动式测头2固定在机械臂上，也可以采用手持可移动式测头2。

辅助靶标4由标志点组成，标志点呈一定编码分布。作为一优选实施例，标志点的数目不少于十个。

如图5-6所示，(1)、首先计算12个标志点中心间距。由于标志点实际空间距离及辅助靶标4姿态限制，1号点到其余各点的最短距离，即1-11号点间距，长于任意点到其最近点距离，因此可以确定图像中1号点。

(2)、接着进入解码进度判断。第一次进入判断，以1号点为出发点，其余各点为终点，建立11条向量，并计算两两间的叉积关系，利用叉积方向的射影不变性来区分各点。如图5所示，像素坐标系x轴水平向右，y轴竖直向下，由此构建右手系，z轴向里。若向量叉积顺序为顺时针，如x×y，那么得到的向量应与z同向，即(x×y)·z>0，简称叉积结果为正，下同；反之，若向量叉积顺序为逆时针，则得到的向量与z反向，简称叉积结果为负，下同。在11条向量中，存在一条与其余向量叉积结果均为正的向量，其终点为2；存在一条与其余向量叉积结果均为负的向量，其终点为3。完成第一次检索。

(3)、第二次进入判断，以2号点为出发点，最近三点为终点建立向量。三条向量两两叉积结果为正正、正负、负负，由此确定4、5和6号点。

(4)、第三次进入判断，以3号点为出发点，最近三点为终点建立向量。同(3)理，确定7、8和9号点。

(5)、第四次进入判断，以1号点为出发点，剩余未确定编号的三点为终点建立向量。同(3)理，确定10、11和12号点。至此12个标志点解码完毕。

通过上述编码分布能对标志点图像进行自适应识别，确定标志点实际空间三维坐标与图像二维坐标对应关系，从而计算辅助靶标4在跟踪相机6坐标系下的姿态。

作为一优选实施例，数据传输处理装置包括交换机、终端设备，其中，交换机的输入端连接线激光测头3、跟踪相机6的输出端，交换机的输出端连接终端设备的输入端并进行数据传输。终端设备可以为电脑、笔记本电脑、手机等等。

线激光测头3的输出端连接交换机的输入端，用于输入线激光测头3采集螺栓孔特征图像；跟踪相机6的输出端连接交换机的输入端，用于输入跟踪相机6采集的辅助靶标4的图像；交换机将输入的螺栓孔特征图像和辅助靶标4的图像输出至终端设备；终端设备将螺栓孔特征图像和辅助靶标4的图像处理为法兰相对位姿数据。

作为一优选实施例，如图7所示，跟踪装置除了包括跟踪相机6，还可以进一步包括固定支架8、跟踪辅助装置7，其中，固定支架8用于固定跟踪相机6和跟踪辅助装置7；作为一优选实施例，跟踪相机6选用单目相机、双目相机或多目相机。跟踪辅助装置7用于为跟踪相机6提供光照强度，使辅助靶标4的标志点成像清晰。

作为一优选实施例，线激光测头3视野不小于400mm；跟踪相机6的视野不小于1500mm。

如图3所示，合拢管柔性测量系统在测量过程中的数据坐标系变换关系，由线激光测头3的激光发射器32发出的激光打在第一法兰1或第二法兰5上，被线激光测头3的线激光相机31捕捉，通过图像处理获取光刀断点在线激光相机31坐标系下的三维坐标信息，即螺栓孔边缘点三维坐标；在测量过程中，线激光测头3与辅助靶标4固接，相对位置关系不变，即手眼标定矩阵不变，因此可以利用测量前标定好的手眼标定矩阵，将测量数据由线激光相机31坐标系转换到辅助靶标4坐标系中；同时测量过程中跟踪相机6位置不变，即可将跟踪相机6坐标系视为世界坐标系，跟踪相机6实时跟踪辅助靶标4，获取辅助靶标4坐标系到跟踪相机6坐标系的转换矩阵，利用该转换矩阵将测量数据从辅助靶标4坐标系中转换到跟踪相机6坐标系中，实现可移动式测头2在不同位置下测量数据的坐标统一。

如图4所示，基于上述实施例中柔性测量系统，本实施例还提供一种用于合拢管测量的柔性测量方法，包括以下步骤：

第一步，搭建测量环境：

将跟踪装置固定在适当的平整位置上，以测量过程中跟踪相机6姿态不变且跟踪相机6能同时拍摄到两端第一法兰1和第二法兰5为准。

将跟踪装置的中跟踪相机6和移动可移动式测头2的线激光测头3连接到交换机上，交换机通过网线连接到电脑上，确保数据传输顺利。

第二步，测量待测的第一法兰1和第二法兰5的特征数据：

启动终端设备的法兰相对位姿测量程序，将可移动式测头2移动至第一法兰1的某一螺栓孔处，获取包含螺栓孔边缘点三维信息的图像，同时跟踪相机6获取辅助靶标4图像。然后，再对第一法兰1的其他螺栓孔进行测量，作为一优选方式，同一法兰的螺栓孔测量数目不少于三个。重复上述过程，在第二法兰5处进行相同的螺栓孔测量操作。

上述方法中对第一法兰1、第二法兰5的特征数据测量以及辅助靶标4跟踪均为非接触式测量，无需对待测法兰进行辅助工具装配等操作，将可移动式测头2移动到相应位置即可完成测量。该测量方法在具体实施时，仅要求待测法兰附近有一定空间用于移动可移动式测头2，同时跟踪相机6能拍摄到辅助靶标4，对待合拢管两端的第一法兰1和第二法兰5之间的空间要求低，即使在第一法兰1和第二法兰5之间存在管路干涉也能测量，测量方法柔性高，对法兰型号以及现场测量环境适应度高，可广泛应用。

第三步，图像处理获取相对位姿数据：

启动终端设备中的数据处理程序进行数据处理，利用第二步测得的第一法兰1和第二法兰5的螺栓孔边缘点拟合各螺栓孔中心，利用同一法兰的多个螺栓孔中心拟合法兰平面与法兰中心，计算待测的第一法兰1和第二法兰5的法兰中心距与法兰平面法向量夹角等数据，获得第一法兰1和第二法兰5的相对位姿数据。

第四步，合拢管加工图纸生成：

根据测量的第一法兰1和第二法兰5的特征数据，查询法兰型号数据库，获取第一法兰1和第二法兰5的型号，同时确定待合拢管管径及壁厚。根据合拢管据两端的第一法兰1和第二法兰5法矢，生成合拢管轴线。由上述信息生成PDF格式的合拢管加工图纸并保存。

上述方法中采用的结果呈现形式为合拢管加工图纸，可直接指导合拢管的加工，在流程上实现了测量工人到加工车间的无缝衔接，整个测量过程便捷，环保。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种合拢管柔性测量系统，两根待合拢的管子两端分别设有第一法兰和第二法兰，其特征在于：所述柔性测量系统包括可移动式测头、跟踪装置及数据传输处理装置；

所述可移动式测头包括线激光测头、辅助靶标，所述线激光测头与所述辅助靶标固定连接，用于采集所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔边缘点的图像；

所述辅助靶标，用于将所述线激光测头采集的螺栓孔边缘点三维坐标由线激光相机坐标系转换到辅助靶标坐标系中；

所述跟踪装置包括跟踪相机，所述跟踪相机采集所述辅助靶标的图像；

所述数据传输处理装置，用于对所述可移动式测头采集的所述螺栓孔边缘点的图像及所述跟踪相机采集的所述辅助靶标的图像进行处理，

其中，对所述可移动式测头采集的所述螺栓孔边缘点的图像进行处理指将图像中提取螺栓孔边缘像素点，并通过标定将其转换为螺栓孔边缘点三维坐标；

对所述跟踪相机采集的所述辅助靶标的图像进行处理，指将所述螺栓孔边缘点三维坐标由所述辅助靶标的坐标系中转换到所述跟踪相机的坐标系中，实现所述可移动式测头在不同位置下测量数据的坐标统一，获取所述第一法兰和所述第二法兰的相对位姿数据；

所述数据传输处理装置包括交换机、终端设备，其中，所述交换机的输入端连接所述线激光测头、所述跟踪相机的输出端，所述交换机的输出端连接所述终端设备的输入端并进行数据传输；

所述跟踪装置还包括固定支架、跟踪辅助装置，其中，所述固定支架用于固定所述跟踪相机和所述跟踪辅助装置，所述跟踪辅助装置为所述跟踪相机提供光照强度，使所述辅助靶标的标志点成像清晰；

在测量过程中，数据坐标系变换关系，由线激光测头的激光发射器发出的激光打在第一法兰或第二法兰上，被线激光测头的线激光相机捕捉，通过图像处理获取光刀断点在线激光相机坐标系下的三维坐标信息，即螺栓孔边缘点三维坐标；线激光测头与辅助靶标固接，相对位置关系不变，即手眼标定矩阵不变，因此利用测量前标定好的手眼标定矩阵，将螺栓孔边缘点三维坐标由线激光相机坐标系转换到辅助靶标坐标系中；同时测量过程中跟踪相机位置不变，即可将跟踪相机坐标系视为世界坐标系，跟踪相机实时跟踪辅助靶标，获取辅助靶标坐标系到跟踪相机坐标系的转换矩阵，利用该转换矩阵将测量数据从辅助靶标坐标系中转换到跟踪相机坐标系中，实现可移动式测头在不同位置下测量数据的坐标统一；

所述辅助靶标由标志点组成，所述标志点呈一定编码分布；

所述标志点为反光标志点；

标志点的数目为12个，标志点呈一定编码分布：

(1)、首先计算12个标志点中心间距；由于标志点实际空间距离及辅助靶标姿态限制，1号点到其余各点的最短距离，即1-11号点间距，长于任意点到其最近点距离，因此可以确定图像中1号点；

(2)、接着进入解码进度判断；第一次进入判断，以1号点为出发点，其余各点为终点，建立11条向量，并计算两两间的叉积关系，利用叉积方向的射影不变性来区分各点；像素坐标系x轴水平向右，y轴竖直向下，由此构建右手系，z轴向里；若向量叉积顺序为顺时针，x×y，那么得到的向量应与z同向，即(x×y)·z＞0，简称叉积结果为正；反之，若向量叉积顺序为逆时针，则得到的向量与z反向，简称叉积结果为负；在11条向量中，存在一条与其余向量叉积结果均为正的向量，其终点为2；存在一条与其余向量叉积结果均为负的向量，其终点为3；完成第一次检索；

(3)、第二次进入判断，以2号点为出发点，最近三点为终点建立向量；三条向量两两叉积结果为正正、正负、负负，由此确定4、5和6号点；

(4)、第三次进入判断，以3号点为出发点，最近三点为终点建立向量；重复所述(3)，确定7、8和9号点；

(5)、第四次进入判断，以1号点为出发点，剩余未确定编号的三点为终点建立向量；重复所述(3)，确定10、11和12号点；至此12个标志点解码完毕；

通过上述编码分布能对标志点图像进行自适应识别，确定标志点实际空间三维坐标与图像二维坐标对应关系，从而计算所述辅助靶标在跟踪相机坐标系下的姿态。

2.根据权利要求1所述的一种合拢管柔性测量系统，其特征在于：具有以下一种或多种特征：

-所述线激光测头由线激光相机和激光发射器组成，所述线激光相机为CCD相机，所述激光发射器单次发射单条光刀；

-所述线激光测头的视野不小于400mm；

-所述跟踪相机的视野不小于1500mm。

3.根据权利要求1所述的一种合拢管柔性测量系统，其特征在于：所述跟踪相机为单目相机。

4.一种采用权利要求1-3中任一项所述装置进行的合拢管柔性测量方法，其特征在于：包括：

获取所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像：

将可移动式测头移动至所述第一法兰的某一螺栓孔处，获取包含所述螺栓孔边缘点的图像，同时所述跟踪相机获取所述辅助靶标的图像；采集所述第一法兰的其他螺栓孔边缘点的图像；重复上述过程，采集所述第二法兰的螺栓孔边缘点的图像；获得所述第一法兰和/或所述第二法兰的螺栓孔特征图像；

图像处理获取相对位姿数据：利用测得的所述第一法兰和/或所述第二法兰的所述螺栓孔边缘点拟合各所述螺栓孔中心；利用同一法兰的多个所述螺栓孔中心拟合所述第一法兰和/所述第二法兰的法兰中心与法兰平面；计算所述第一法兰和所述第二法兰的法兰中心距与法兰平面法向量夹角的数据，获得所述第一法兰和所述第二法兰的相对位姿数据；

生成所述合拢管加工图纸：根据测量的所述第一法兰和所述第二法兰的螺栓孔特征图像，获取所述第一法兰和所述第二法兰的型号，同时确定所述合拢管的管径及壁厚；

测量待测的所述第一法兰和/或所述第二法兰的所述螺栓孔特征图像还包括：对测量的所述第一法兰和/或所述第二法兰的任意一个所述螺栓孔测量数目不少于三个；

所述测量方法还包括搭建测量环境：

将所述跟踪装置固定，使测量过程中所述跟踪相机姿态不变且能同时拍摄到所述第一法兰和所述第二法兰，将所述跟踪相机和所述线激光测头连接到所述交换机上，所述交换机通过网线连接到所述终端设备上；

所述生成合拢管加工图纸，还包括：根据所述合拢管的两端所述第一法兰和所述第二法兰法矢，生成所述合拢管的轴线，生成所述合拢管的加工图纸。

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