CN115307547A - 一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法 - Google Patents

一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法 Download PDF

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CN115307547A CN202211050250.7A CN202211050250A CN115307547A CN 115307547 A CN115307547 A CN 115307547A CN 202211050250 A CN202211050250 A CN 202211050250A CN 115307547 A CN115307547 A CN 115307547A
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陈继刚
毛志勇
余华昌
祝卿
倪博
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

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Abstract

本发明提供了一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，其包括下述步骤：1)在测量空间布设公共点以组建组网测量网络，实现测量空间的全覆盖测量能力；2)利用激光跟踪仪完成测量网络的精密定位，建立全局测量坐标系并实现与控制网的几何关联，为全测量过程提供统一的测量基准；3)根据测量网络空间分布和被测形状整体几何特征划分测量区域并布置仪器站位，采用视觉测量系统获取多视角局部测量数据；4)采用激光跟踪仪完成视觉测量系统位姿的实时跟踪定位，同时完成测量网络的观测以实现自身站位的解算。本发明的有益效果在于提供了高精度的公共点测量，实现了高精度的坐标统一化，能够发现和控制误差较大的测量值。

Description

一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法
技术领域
本发明涉及大尺寸测量的几何量计量校准领域，尤其涉及激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法。
背景技术
精密坐标测量技术的发展趋势为测量过程的高效化、测量功能的综合化(提高测量机功能，增加检测项目同时扩大检测对象范围)以及用户使用的方便化。为了适应工业现场测量环境的复杂性和测量要求多样性的需求，相同或不同类型多传感器测量数据的集成融合技术进一步发展，以提高测量系统适应环境的能力，增强系统鲁棒性。
组网式大尺寸测量系统的形成正是着眼于工业现场测量操作的高效性、测量功能多样性以及对各种不同测量场合的适应性等方面，对不同测量设备进行优化组合，将大视场全局测量设备与近距离终端测量设备相结合，实现了多功能、多种传感器的集成和融合。
当前乃至今后一段时间内，大尺寸测量系统的发展趋势为将超大尺寸远距离测量和较小尺寸近距离终端测量相结合，构成组合测量体制，以超大空间坐标测量设备为基础和全局控制手段，建立全局坐标控制与约束，再辅以前端近距离测量设备(终端测量站)，实现不同类型被测点(如盲点、密集点云、形貌特征等)的直接测量。
关于基于标准器的公共点误差控制技术，在大尺寸测量过程中，多设备的组网测试需要重点解决的是将各台设备的测量系统统一到同一个坐标系下。寻找坐标系之间精确的相互匹配的模型参数是坐标统一化的基础，而模型参数的求取是通过各仪器测量不在同一条直线上多个公共点坐标所建立的方程组而得到的，所以公共点的测量精度直接影响坐标统一化的精度。传统的随机布置公共点方法不能发现和控制误差较大的测量值。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，其包括下述步骤：
1)在测量空间布设公共点以组建组网测量网络，实现测量空间的全覆盖测量能力；
2)利用激光跟踪仪完成测量网络的精密定位，建立全局测量坐标系并实现与控制网的几何关联，为全测量过程提供统一的测量基准；
3)根据测量网络空间分布和被测形状整体几何特征划分测量区域并布置仪器站位，采用视觉测量系统获取多视角局部测量数据；
4)采用激光跟踪仪完成视觉测量系统位姿的实时跟踪定位，同时完成测量网络的观测以实现自身站位的解算。
进一步的是，提供所述公共点的为带有4个目标点的标准器。
进一步的是，所述标准器为四面体标准器，提供四个顶点作为靶标点，棱边为标准长度杆。
进一步的是，所述标准器的材料为殷钢。
进一步的是，所述标准器具有6个有效距离和15个角度信息。
进一步的是，所述四面体标准器的边长尺寸为：800mm。
本发明的有益效果在于提供了高精度的公共点测量，实现了高精度的坐标统一化，能够发现和控制误差较大的测量值。.
附图说明
图1为本发明的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法的示意图。
图2为本发明的标准器的设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明涉及大尺寸设备的组网测试，以激光跟踪仪和视觉测量系统为基础建立覆盖全测量空间的高精度组网测量网络，拟构建大尺寸组网测量网络。
图1为本发明的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法的示意图。如图1所示，本发明的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法如下：
1)在测量空间布设公共点(四面体)以组建组网测量网络，实现测量空间的全覆盖测量能力；
2)利用激光跟踪仪完成测量网络的精密定位，建立全局测量坐标系并实现与控制网的几何关联，为全测量过程提供统一的测量基准；
3)根据测量网络空间分布和被测形状整体几何特征划分测量区域并布置仪器站位，采用视觉测量系统获取多视角局部测量数据；
4)采用激光跟踪仪完成视觉测量系统位姿的实时跟踪定位，同时完成测量网络的观测以实现自身站位的解算。
本发明提出采用标准器上各目标点所组成的空间网络之间的几何关系，来约束和控制公共点的测量误差，并研制了一种标准器。通过分析标准器的设计原则及标准器距离约束对公共点测量误差的控制作用，提高公共点测量精度，为寻找最优模型匹配参数提供保证。
以下通过几方面对四面体标准器计进行说明。
第一，标准器的材料选择。由于要求标准器具有长期的稳定的几何结构，所以应该选取应力变形小、温度系数小且己知的材料进行加工。本发明选择的材料为殷钢，这是由于殷钢材料具有拉伸强度高、耐腐蚀、抗冲击性好和膨胀系数低等优良性能。殷钢材料制成的殷钢板具有几何稳定性高、抗疲劳、重量轻等特点。另外，殷钢的热膨胀系数接近于零，即殷钢版上目标点的几何形状几乎不受现场温度变化的影响。这就保证了用殷钢材料加工的标准器具有长期稳定的几何结构以及环境温度对标准器的影响很小。
第二，标准器上目标点数设计。标准器上目标点数的设计原则是：既要含有丰富的几何关系信息，又要从测量效率和加工难度的角度考虑使公共点的数量不应过多。本发明设计4个目标点的标准器，具有6个有效距离和15个角度信息。
关于本发明的四面体标准器，由于标准器作为现场测量公共点的基准，所以殷钢板的尺寸的不宜过大也不宜过小，经过对标准器材料、重量产生的应力和几何尺寸之间的关系进行理论分析后，设计标准器的边长尺寸为：800mm。
需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，其包括下述步骤：
1)在测量空间布设公共点以组建组网测量网络，实现测量空间的全覆盖测量能力；
2)利用激光跟踪仪完成测量网络的精密定位，建立全局测量坐标系并实现与控制网的几何关联，为全测量过程提供统一的测量基准；
3)根据测量网络空间分布和被测形状整体几何特征划分测量区域并布置仪器站位，采用视觉测量系统获取多视角局部测量数据；
4)采用激光跟踪仪完成视觉测量系统位姿的实时跟踪定位，同时完成测量网络的观测以实现自身站位的解算。
2.根据权利要求1所述的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，提供所述公共点的为带有4个目标点的标准器。
3.根据权利要求2所述的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，所述标准器为四面体标准器，提供四个顶点作为靶标点，棱边为标准长度杆。
4.根据权利要求2所述的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，所述标准器的材料为殷钢。
5.根据权利要求2所述的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，所述标准器具有6个有效距离和15个角度信息。
6.根据权利要求3所述的激光跟踪仪结合视觉系统的组网测试方法，其特征在于，所述四面体标准器的边长尺寸为：800mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114353619A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种长标尺测量靶标之间距离的标定方法

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