CN113446935A - 一种六自由度测量系统和方法 - Google Patents

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CN113446935A CN202110643903.1A CN202110643903A CN113446935A CN 113446935 A CN113446935 A CN 113446935A CN 202110643903 A CN202110643903 A CN 202110643903A CN 113446935 A CN113446935 A CN 113446935A
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Abstract

本发明涉及一种六自由度测量系统和方法，系统包括相机、楔形棱镜和靶标，靶标包括安装座、主杆、固定座、滑套、多根摆动杆和驱动件，主杆的一端连接固定座，另一端设置主标记点，滑套嵌套在主杆上，固定座固定安装在主杆上并且位于滑套和固定座之间，多根摆动杆分布在主杆四周，每根摆动杆的一端铰接固定座，另一端设置辅助标记点，摆动杆的中央通过驱动件连接滑套，当滑套沿着主杆滑动时，通过驱动件带动摆动杆绕固定座摆动，进行所有辅助标记点的收缩或展开，确保所有标记点位于重叠视场内。与现有技术相比，本发明具有提升测量系统的测量精度、适应性和稳定性等优点。

Description

一种六自由度测量系统和方法
技术领域
本发明涉及空间几何测量领域，尤其是涉及一种六自由度测量系统和方法。
背景技术
随着智能制造的发展，制造装备的运动工况信息提取是智能制造的关键反馈环节。测试系统作为信息提取的关键感知者，直接决定着制造系统的工作精度。目前用于工业现场六自由度测量装置通常操作难度较大、整机组成复杂、占用空间大、不易携带，且市场售价较高，难以在工业生产中广泛应用。
中国发明申请CN107246866A公开了一种高精度六自由度测量系统及方法，采用两个倾角传感器和视觉成像系统测量被测目标位姿，两个倾角传感器需与特征点靶标(3)固装在被测目标上，测量装置一定程度上，对待测目标的作业造成影响，且系统安装复杂，成本高。
中国发明申请CN102636139A提出了一种空间六自由度动态测量装置和方法，该装置采用多个拉线式位移传感器组合测量待测目标的六自由度，但该测量装置采用接触式测量，适用测量场合有限。
在先技术(G.Schweighofer and A.Pinz,“Globally optimal o(n)solution tothe pnp problem for general camera models.”in BMVC,2008,pp.1-10；Zheng Y,Sugimoto S,Okutomi M.ASPnP:An Accurate and Scalable Solution to thePerspective-n-Point Problem[J].Ice Transactions on Information&Systems,2013,E96.D(7):1525-1535.)提出一种六自由度视觉测量方法，可实现对待测目标的非接触测量，但易受光照、振动、冲击等噪声影响，无法满足复杂多变的工业现场测量需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种六自由度测量系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种六自由度测量系统，包括相机、楔形棱镜和靶标，所述靶标包括安装座、主杆、固定座、滑套、多根摆动杆和驱动件，所述主杆的一端连接固定座，另一端设置主标记点，所述滑套嵌套在主杆上，所述固定座固定安装在主杆上并且位于滑套和固定座之间，所述多根摆动杆分布在主杆四周，每根摆动杆的一端铰接固定座，另一端设置辅助标记点，所述摆动杆的中央通过驱动件连接滑套，当滑套沿着主杆滑动时，通过驱动件带动摆动杆绕固定座摆动，进行所有辅助标记点的收缩或展开；
所述相机的视轴与楔形棱镜的平面光轴同轴布置，随着楔形棱镜绕着平面光轴旋转，相机和楔形棱镜产生多个视场，所有视场的重叠处合形成重叠视场，所述靶标的固定设置在被测目标上，通过辅助标记点的收缩或展开，确保所有辅助标记点和主标记点位于重叠视场内。
进一步地，所述驱动件为拉杆，拉杆的两端分别铰接滑套和摆动杆。
进一步地，所述驱动件为拉杆，所述摆动杆上设有滑轨，所述拉杆的一端固定连接摆动杆，另一端连接滑轨和摆动杆形成滑动连接。
进一步地，所述安装座上设有吸盘。
进一步地，所述滑套上设有锁紧螺钉，用于固定滑套和主杆的相对位置。
一种如上所述的六自由度测量系统的测量方法，包括以下步骤：
S1、将靶标安装在被测目标上，使所有的标志点处于重叠视场范围内；
S2、构建相机坐标系Om-XmYmZm、虚拟相机坐标系Ov-XvYvZv、棱镜坐标系Op-XpYpZp和被测目标坐标系Os-XsYsZs；同时，标定相机内参数，设置虚拟相机数量阈值N；
S3、将楔形棱镜旋转角度设置到初始位置，相机捕获标志点的像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第一个虚拟相机的旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000021
然后旋转楔形棱镜改变总体视轴，再次捕获标志点像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第二个虚拟相机的旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000022
重复上述步骤直至楔形棱镜旋转到第N次，采用位姿解算算法估计被测目标相对第N个虚拟相机的旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000023
S4、计算相机相对每个虚拟相机的旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000024
即可得到被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R，
Figure BDA0003108987100000025
S5、根据N个虚拟相机多次估计旋转矩阵，即为估计被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R的平均值，其计算表达式为：
Figure BDA0003108987100000031
得到的最优解R＝UDVT，其中U和V满足M＝UΣVT，Σ为单位矩阵，M被定义为
Figure BDA0003108987100000032
D＝dig)；
S6、估计针对每个标志点最小化物方残差，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T。
进一步地，所述步骤S6中，楔形棱镜旋转到第i个位置时即在第i个视角下，对其下一个旋转位置的标志点，即第j个标志点的物方残差表示为：
eij＝(I-Mij)(Rpj+T-Kij)
式中，I为单位矩阵，Mij＝mij(mij)T/(mij)Tmij为误差投影矩阵，mij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的虚拟归一化坐标，Kij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的投影矢量光线在棱镜出射面的出射点坐标，pj为被测目标坐标系下，第j个标志点坐标，R为被测目标相对相机坐标系旋转矩阵，T为平移矩阵；
采用最小二乘法解算使物方残差eij最小的平移矩阵T，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T。
进一步地，所述步骤S2中，采用张正友标定法标定相机内参数。
进一步地，所述步骤S3中，位姿解算算法采用正交迭代位姿估计算法、高效透视n点位姿估计算法、鲁棒透视n点位姿估计算法、直接最小二乘位姿估计算法、最优透视n点位姿估计算法或半正定规划透视n点位姿估计算法中的任一种。
进一步地，所述步骤S4具体包括：
认为视轴矢量光线Aout绕转轴L旋转ρ，ρ为视轴矢量光线俯仰角；
转轴L的表达式为：
L＝Aout×Zp＝(ux,uy,uz)
式中，Zp为棱镜转轴矢量；
由此，旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000033
可以表示为：
Figure BDA0003108987100000034
Figure BDA0003108987100000035
Figure BDA0003108987100000041
式中，I为单位矩阵。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设计了单个相机、单个楔形棱镜和单个靶标组成的测试系统，使用时只需要将靶标设置在相应的被测物体上即可实现测量，仅单相机即可实现多相机多视角观测测量；同时靶标设计为可自适应收缩调整空间体积的结构，可以方便地改变标志点空间布置，适应不同测量对象和场合，整体上具有结构紧凑、成本低廉、运动灵活、控制方便等优势。
2、本发明采用了基于旋转棱镜的姿态平均解算方法和物方残差解算方法进行测量计算，可降低光照、振动等噪声对测量的影响，具有较高的测量精度和鲁棒性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为靶标的的结构示意图。
图3为相机半水平视场的示意图。
图4为相机半垂直视场的示意图。
图5为重叠视场的原理示意图。
图6为本实施例姿态解算原理图。
图7为本实施例位移解算原理图。
附图标记：1-相机、2-楔形棱镜、3-靶标、31-主标记点、32-滑套、33-锁紧螺钉、34-主杆、35-安装座、36-固定座、37-摆动杆、38-驱动件、39-辅助标记点、4-虚拟相机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例为了克服测量装置易受光照、振动、冲击等噪声对六自由测量系统影响，提升测量系统的测量精度、适应性和稳定性提供了一种六自由度测量系统。测量系统具体包括相机1、楔形棱镜2和靶标3。相机1的视轴与楔形棱镜2的平面光轴同轴布置，随着楔形棱镜2绕着平面光轴旋转，相机1和楔形棱镜2产生多个视场，所有视场的组合形成重叠视场。靶标3的固定设置在被测目标上，通过靶标3自身的收缩或展开，确保所有靶标3上的标记点位于重叠视场内。
如图2所示，靶标3具体包括安装座35、主杆34、固定座36、滑套32、多根摆动杆37和驱动件38。主杆34的一端连接固定座36，另一端设置主标记点31。滑套32嵌套在主杆34上，固定座36固定安装在主杆34上并且位于滑套32和固定座36之间。多根摆动杆37分布在主杆34四周，每根摆动杆37的一端铰接固定座36，另一端设置辅助标记点39，摆动杆37的中央通过驱动件38连接滑套32。由此，当滑套32沿着主杆34滑动时，通过驱动件38带动摆动杆37绕固定座36摆动，进行所有辅助标记点39的收缩或展开。摆动杆37的数量至少为三根，本实施例中优选四根摆动杆37，呈十字形分布在主杆34四周。
驱动件38包括以下两种实现方式：一是驱动件38为拉杆，拉杆的两端分别铰接滑套32和摆动杆37。当滑套32移动至固定座36附近时，拉杆带动摆动杆37向中心收缩，进行辅助标记点39的收拢；当滑套32远离固定座36时，拉杆、滑套32，以及拉杆和摆动杆37的连接处逐渐呈一条直线，使摆动杆37向外撑开，进行辅助标记点39的展开。二是驱动同样为拉杆，但是拉杆的一端固定连接滑套32，另一端滑动连接摆动杆37。在摆动杆37的内侧壁上设置由滑轨，拉杆的一端嵌入滑轨。由此，当套移动至固定座36附近时，拉杆撑开摆动杆37；当滑套32远离固定座36时，摆动杆37向中心收缩。
本实施例还可以在滑套32上设置锁紧螺钉33，用于固定滑套32和主杆34的相对位置。安装座35上设有吸盘或者粘盘，进行和被测目标的连接。
如图3所示，相机1和楔形棱镜2组成重叠视场可以通过垂直组合视场角
Figure BDA0003108987100000051
和水平组合视场角
Figure BDA0003108987100000052
表示，具体表达如下：
Figure BDA0003108987100000061
式中，a，b为中间参数，α为棱镜楔角，θ为棱镜转角，n为棱镜折射率，
Figure BDA0003108987100000062
为相机1半水平视场，
Figure BDA0003108987100000063
为水平方向视轴左侧水平组合半视场角，
Figure BDA0003108987100000064
为水平方向视轴右侧水平组合半视场角，如图3所示。
Figure BDA0003108987100000065
为相机1半垂直视场，
Figure BDA0003108987100000066
为垂直方向视轴上方垂直组合视场角，
Figure BDA0003108987100000067
为垂直方向视轴下方垂直组合视场角，如图4所示。
Figure BDA0003108987100000068
和
Figure BDA0003108987100000069
分别为水平重叠视场角和垂直重叠视场角，如图5所示。
上述测量系统的具体测量方法如下：
步骤S1、将靶标3安装在被测目标上，靶标3辅标志点39进行张合，使所有的标志点处于重叠视场范围内。
步骤S2、构建相机坐标系Om-XmYmZm、虚拟相机4坐标系Ov-XvYvZv、棱镜坐标系Op-XpYpZp和被测目标坐标系(世界坐标系)Os-XsYsZs；同时，采用张正友标定法标定相机1内参数，设置虚拟相机4数量阈值N。
步骤S3、将楔形棱镜2旋转角度设置到初始位置，相机1捕获标志点的像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第一个虚拟相机4的旋转矩阵
Figure BDA00031089871000000610
然后旋转楔形棱镜2改变总体视轴，再次捕获标志点像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第二个虚拟相机4的旋转矩阵
Figure BDA00031089871000000611
重复上述步骤直至楔形棱镜2旋转到第N次，采用位姿解算算法估计被测目标相对第N个虚拟相机4的旋转矩阵
Figure BDA00031089871000000612
位姿解算算法的方法不限制，可以采用正交迭代位姿估计算法(LHM)、高效透视n点位姿估计算法(EPnP)、鲁棒透视n点位姿估计算法(RPnP)、直接最小二乘位姿估计算法(DLS)、最优透视n点位姿估计算法(OPnP)或半正定规划透视n点位姿估计算法(SDP)中的任一种。
步骤S4、计算相机1相对每个虚拟相机4的旋转矩阵
Figure BDA00031089871000000613
即可得到被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R，
Figure BDA00031089871000000614
具体包括：
认为视轴矢量光线Aout绕转轴L旋转ρ，ρ为视轴矢量光线俯仰角；
转轴L的表达式为：
L＝Aout×Zp＝(ux,uy,uz)
式中，Zp为棱镜转轴矢量；
由此，旋转矩阵
Figure BDA0003108987100000071
根据罗德里格斯公式可以表示为：
Figure BDA0003108987100000072
Figure BDA0003108987100000073
Figure BDA0003108987100000074
式中，I为单位矩阵。也就是说，机坐标系相对于世界坐标系的姿态关系，可相当于虚拟相机4坐标系相对于世界坐标系的姿态关系
Figure BDA0003108987100000075
和虚拟相机4坐标系相对于相机坐标系姿态关系
Figure BDA0003108987100000076
的组合，即
Figure BDA0003108987100000077
步骤S5、如图6所示，棱镜旋转可获得多个虚拟相机4，根据N个虚拟相机4多次估计旋转矩阵，估计被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R的平均值即是旋转平均问题，采用最小化弦距离2范数，则旋转平均问题转换为：
Figure BDA0003108987100000078
得到的最优解R＝UDVT，其中U和V满足M＝UΣVT，Σ为单位矩阵，M被定义为
Figure BDA0003108987100000079
D＝dig1，1，detUVT。
步骤S6、估计针对每个标志点最小化物方残差，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T。如图7所示，具体为：
楔形棱镜2旋转到第i个位置时即在第i个视角下，对其下一个旋转位置的标志点，即第j个标志点的物方残差表示为：
eij＝(I-Mij)(Rpj+T-Kij)
式中，I为单位矩阵，Mij＝mij(mij)T/(mij)Tmij为误差投影矩阵，mij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的虚拟归一化坐标，Kij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的投影矢量光线在棱镜出射面的出射点坐标，pj为被测目标坐标系下，第j个标志点坐标，R为被测目标相对相机坐标系旋转矩阵，T为平移矩阵。
由折射定理可知，楔形棱镜2的平面和斜面的出射光向量为：
Figure BDA0003108987100000081
Figure BDA0003108987100000082
Figure BDA0003108987100000083
式中，
Figure BDA0003108987100000084
为楔形棱镜2旋转到第i个位置时第j个标志点，f为相机1焦距，N1和N2分别为楔形棱镜2的平面和斜面的法向量，n为楔形棱镜2的折射率。
根据几何关系可知，第i个视角下，第j个标志点虚拟归一化坐标mij和相应投影矢量光线Jij与棱镜的出射点Kij可通过下式获得：
Figure BDA0003108987100000085
其中，D为相机1光心到楔形棱镜2平面的距离，t为楔形棱镜2的厚度，f为相机1焦距，t0，t1，t2为参数，α为楔形棱镜2的楔角，θ为楔形棱镜2转角。x1，y1，z1，x2，y2，z2和x0，y0，z0可通过折射定理的关系式获得。
采用最小二乘法解算使物方残差eij最小的平移矩阵T，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T：
T＝(ATA)-1ATb
式中，A＝I-Mij，b＝(I-Mij)(Kij-Rpj)。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种六自由度测量系统，其特征在于，包括相机(1)、楔形棱镜(2)和靶标(3)，所述靶标(3)包括安装座(35)、主杆(34)、固定座(36)、滑套(32)、多根摆动杆(37)和驱动件(38)，所述主杆(34)的一端连接固定座(36)，另一端设置主标记点(31)，所述滑套(32)嵌套在主杆(34)上，所述固定座(36)固定安装在主杆(34)上并且位于滑套(32)和固定座(36)之间，所述多根摆动杆(37)分布在主杆(34)四周，每根摆动杆(37)的一端铰接固定座(36)，另一端设置辅助标记点(39)，所述摆动杆(37)的中央通过驱动件(38)连接滑套(32)，当滑套(32)沿着主杆(34)滑动时，通过驱动件(38)带动摆动杆(37)绕固定座(36)摆动，进行所有辅助标记点(39)的收缩或展开；
所述相机(1)的视轴与楔形棱镜(2)的平面光轴同轴布置，随着楔形棱镜(2)绕着平面光轴旋转，相机(1)和楔形棱镜(2)产生多个视场，所有视场的重叠处合形成重叠视场，所述靶标(3)的固定设置在被测目标上，通过辅助标记点(39)的收缩或展开，确保所有辅助标记点(39)和主标记点(31)位于重叠视场内。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度测量系统，其特征在于，所述驱动件(38)为拉杆，拉杆的两端分别铰接滑套(32)和摆动杆(37)。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度测量系统，其特征在于，所述驱动件(38)为拉杆，所述摆动杆(37)上设有滑轨，所述拉杆的一端固定连接摆动杆(37)，另一端连接滑轨和摆动杆(37)形成滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度测量系统，其特征在于，所述安装座(35)上设有吸盘。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度测量系统，其特征在于，所述滑套(32)上设有锁紧螺钉(33)，用于固定滑套(32)和主杆(34)的相对位置。
6.一种如权利要求1所述的六自由度测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将靶标(3)安装在被测目标上，使所有的标志点处于重叠视场范围内；
S2、构建相机坐标系Om-XmYmZm、虚拟相机(4)坐标系Ov-XvYvZv、棱镜坐标系Op-XpYpZp和被测目标坐标系Os-XsYsZs；同时，标定相机(1)内参数，设置虚拟相机(4)数量阈值N；
S3、将楔形棱镜(2)旋转角度设置到初始位置，相机(1)捕获标志点的像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第一个虚拟相机(4)的旋转矩阵
Figure FDA0003108987090000021
然后旋转楔形棱镜(2)改变总体视轴，再次捕获标志点像点，采用位姿解算算法估计被测目标相对第二个虚拟相机(4)的旋转矩阵
Figure FDA0003108987090000022
重复上述步骤直至楔形棱镜(2)旋转到第N次，采用位姿解算算法估计被测目标相对第N个虚拟相机(4)的旋转矩阵
Figure FDA0003108987090000023
S4、计算相机(1)相对每个虚拟相机(4)的旋转矩阵
Figure FDA0003108987090000024
即可得到被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R，
Figure FDA0003108987090000025
S5、根据N个虚拟相机(4)多次估计旋转矩阵，即为估计被测目标相对相机坐标系旋转矩阵R的平均值，其计算表达式为：
Figure FDA0003108987090000026
得到的最优解R＝UDVT，其中U和V满足M＝UΣVT，Σ为单位矩阵，M被定义为
Figure FDA0003108987090000027
D＝dig(1，1，det(UVT))；
S6、估计针对每个标志点最小化物方残差，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T。
7.根据权利要求6所述的六自由度测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S6中，楔形棱镜(2)旋转到第i个位置时即在第i个视角下，对其下一个旋转位置的标志点，即第j个标志点的物方残差表示为：
eij＝(I-Mij)(Rpj+T-Kij)
式中，I为单位矩阵，Mij＝mij(mij)T/(mij)Tmij为误差投影矩阵，mij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的虚拟归一化坐标，Kij为棱镜旋转到第i个位置时，第j个标志点的投影矢量光线在棱镜出射面的出射点坐标，pj为被测目标坐标系下，第j个标志点坐标，R为被测目标相对相机坐标系旋转矩阵，T为平移矩阵；
采用最小二乘法解算使物方残差eij最小的平移矩阵T，即为被测目标相对相机坐标系的平移矩阵T。
8.根据权利要求6所述的六自由度测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用张正友标定法标定相机(1)内参数。
9.根据权利要求6所述的六自由度测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，位姿解算算法采用正交迭代位姿估计算法、高效透视n点位姿估计算法、鲁棒透视n点位姿估计算法、直接最小二乘位姿估计算法、最优透视n点位姿估计算法或半正定规划透视n点位姿估计算法中的任一种。
10.根据权利要求6所述的六自由度测量系统的测量方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
认为视轴矢量光线Aout绕转轴L旋转ρ，ρ为视轴矢量光线俯仰角；
转轴L的表达式为：
L＝Aout×Zp＝(ux,uy,uz)
式中，Zp为棱镜转轴矢量；
由此，旋转矩阵
Figure FDA0003108987090000031
可以表示为：
Figure FDA0003108987090000032
Figure FDA0003108987090000033
Figure FDA0003108987090000034
式中，I为单位矩阵。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115909316A (zh) * 2023-02-21 2023-04-04 昆明理工大学 一种面向数据不均匀场景的轻量化端到端车牌识别方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225403A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Purex:Kk 距離計測装置の調整機構およびそれを備えた立体形状認識システム
CN102636139A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 空间六自由度运动的六位移传感器动态测量法
CN103278095A (zh) * 2013-06-26 2013-09-04 上海海事大学 一维可伸缩式靶标装置及其标定特征点的产生方法
US20140165736A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 United Technologies Corporation Traversing time of arrival probe
US20140233031A1 (en) * 2011-03-24 2014-08-21 Asml Netherlands B.V. Substrate and Patterning Device for Use in Metrology, Metrology Method and Device Manufacturing Method
CN106524912A (zh) * 2016-11-15 2017-03-22 天津大学 基于三坐标测量机移动光笔的光靶标位置标定方法
CN106546170A (zh) * 2016-10-13 2017-03-29 同济大学 一种机器人运动轨迹关键点误差测量方法
CN107085853A (zh) * 2017-05-04 2017-08-22 中国矿业大学 导轨单目立体视觉矿区井架变形监测方法
CN107175660A (zh) * 2017-05-08 2017-09-19 同济大学 一种基于单目视觉的六自由度机器人运动学标定方法
CN107246866A (zh) * 2017-06-24 2017-10-13 天津大学 一种高精度六自由度测量系统及方法
CN108198224A (zh) * 2018-03-15 2018-06-22 中国铁道科学研究院 一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置及标定方法
CN109278066A (zh) * 2018-10-30 2019-01-29 武汉工程大学 一种多机器人基坐标系几何标定工装及标定方法
CN109781071A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 北京卫星环境工程研究所 热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法
CN110500990A (zh) * 2019-07-09 2019-11-26 同济大学 一种六自由度测量系统及方法
CN110986827A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 浙江工业大学 基于dic的轴零件尺寸测量装置
CN210513015U (zh) * 2019-11-08 2020-05-12 烟台开发区海德科技有限公司 用于adas标定的3d测量装置
CN111260730A (zh) * 2020-01-10 2020-06-09 同济大学 一种利用基准传递原理的可变视轴视觉系统标定方法
CN111595235A (zh) * 2020-04-10 2020-08-28 大连理工大学 一种六自由度视觉位姿相对误差测量装置及测量方法
CN111791231A (zh) * 2020-06-02 2020-10-20 同济大学 一种机器人标定系统及二维平面、三维空间运动标定方法
CN112288823A (zh) * 2020-10-15 2021-01-29 武汉工程大学 一种标准圆柱体曲面点测量设备的标定方法
CN112907647A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 公安部交通管理科学研究所 一种基于固定式单目摄像机的三维空间尺寸测量方法

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225403A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Purex:Kk 距離計測装置の調整機構およびそれを備えた立体形状認識システム
US20140233031A1 (en) * 2011-03-24 2014-08-21 Asml Netherlands B.V. Substrate and Patterning Device for Use in Metrology, Metrology Method and Device Manufacturing Method
CN102636139A (zh) * 2012-04-12 2012-08-15 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 空间六自由度运动的六位移传感器动态测量法
US20140165736A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 United Technologies Corporation Traversing time of arrival probe
CN103278095A (zh) * 2013-06-26 2013-09-04 上海海事大学 一维可伸缩式靶标装置及其标定特征点的产生方法
CN106546170A (zh) * 2016-10-13 2017-03-29 同济大学 一种机器人运动轨迹关键点误差测量方法
CN106524912A (zh) * 2016-11-15 2017-03-22 天津大学 基于三坐标测量机移动光笔的光靶标位置标定方法
CN107085853A (zh) * 2017-05-04 2017-08-22 中国矿业大学 导轨单目立体视觉矿区井架变形监测方法
CN107175660A (zh) * 2017-05-08 2017-09-19 同济大学 一种基于单目视觉的六自由度机器人运动学标定方法
CN107246866A (zh) * 2017-06-24 2017-10-13 天津大学 一种高精度六自由度测量系统及方法
CN108198224A (zh) * 2018-03-15 2018-06-22 中国铁道科学研究院 一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置及标定方法
CN109278066A (zh) * 2018-10-30 2019-01-29 武汉工程大学 一种多机器人基坐标系几何标定工装及标定方法
CN109781071A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 北京卫星环境工程研究所 热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法
CN110500990A (zh) * 2019-07-09 2019-11-26 同济大学 一种六自由度测量系统及方法
CN210513015U (zh) * 2019-11-08 2020-05-12 烟台开发区海德科技有限公司 用于adas标定的3d测量装置
CN110986827A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 浙江工业大学 基于dic的轴零件尺寸测量装置
CN111260730A (zh) * 2020-01-10 2020-06-09 同济大学 一种利用基准传递原理的可变视轴视觉系统标定方法
CN111595235A (zh) * 2020-04-10 2020-08-28 大连理工大学 一种六自由度视觉位姿相对误差测量装置及测量方法
CN111791231A (zh) * 2020-06-02 2020-10-20 同济大学 一种机器人标定系统及二维平面、三维空间运动标定方法
CN112288823A (zh) * 2020-10-15 2021-01-29 武汉工程大学 一种标准圆柱体曲面点测量设备的标定方法
CN112907647A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 公安部交通管理科学研究所 一种基于固定式单目摄像机的三维空间尺寸测量方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHEN CHE等: "Distance-controllable and direction-steerable opto-conveyor for targeting delivery", 《PHOTONICS RESEARCH》 *
吴恩启 等: "单相机立体视觉测量技术的研究", 《光学技术》 *
李祥云 等: "一种基于六自由度测量的光笔设计与标定", 《北京测绘》 *
王国珲 等: "线阵相机标定方法综述", 《光学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115909316A (zh) * 2023-02-21 2023-04-04 昆明理工大学 一种面向数据不均匀场景的轻量化端到端车牌识别方法

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