CN116123995A - 目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN116123995A CN202211394021.7A CN202211394021A CN116123995A CN 116123995 A CN116123995 A CN 116123995A CN 202211394021 A CN202211394021 A CN 202211394021A CN 116123995 A CN116123995 A CN 116123995A
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程宁波
杨品
杨正华
苏虎
邹伟
郭文彬
宋紫燕
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Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
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Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

Abstract

本发明涉及测量技术领域，提供一种目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质，该方法利用激光跟踪仪测量得到的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；利用测量激光在传输路径中经过的各传输介质的厚度、折射率、测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量、入射角以及预设关系，确定目标点在光传输平面坐标系下的第三位置向量，进而确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量。该方法考虑了测量激光从激光跟踪仪至目标点的传输路径中经过的各传输介质的折射率，而且借助于不同的坐标系下的位置向量，弥补了由各传输介质的折射率不同而引起的测量误差，使最终得到的目标点的位置信息更精确。

Description

目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
近年来，激光跟踪仪在高端装备制造与装配过程中应用的愈加广泛。激光跟踪仪测量的工作基本原理是在目标点安装一个反射球，激光跟踪仪发出的测量激光射向反射球，测量激光在到达反射球后再返回到激光跟踪仪，返回的激光被激光跟踪仪的检测系统所接收，检测系统通过计算得到反射球所在的空间位置，进而实现目标点的测量。反射球移动时，激光跟踪仪会调整其运动机构，使测量激光能够始终跟踪反射球。激光跟踪仪的核心功能是跟踪空间中静止的或运动的反射球，并测量得到反射球的空间位置。
在激光跟踪仪的跟踪测量过程中，激光跟踪仪和反射球一般都布置于大气中，并且激光跟踪仪与反射球之间没有其他介质。此时，激光跟踪仪与反射球之间的传输路径处于同一介质当中，激光跟踪仪测量反射球的位置精度能够保证。然而，在某些应用场景中，反射球不是布置于大气中，而是布置于真空环境或液体、固体等其它介质环境中，或者激光跟踪仪与反射球之间存在其他介质环境。由于测量激光在大气环境、真空环境或其他介质环境中的折射率是不同的，这将导致激光跟踪仪测量得到的反射球位置的测量值与反射球位置的实际值不一致，测量精度难以保证。
因此，在利用激光跟踪仪透过不同介质对目标点进行测量时，难以得到精确的测量结果。
发明内容
本发明提供一种目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明提供一种目标点测量方法，包括：
基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述各传输介质包括三层，所述初始传输介质为第0层传输介质，所述目标传输介质为第1层传输介质，所述第2层传输介质与所述目标点所处的第3层传输介质的折射率不同；若所述目标传输介质的出射平面与所述入射平面不平行，则所述方法还包括：
基于费马原理，确定所述测量激光在所述出射平面的出射点与所述目标点之间的距离信息，并基于所述距离信息以及所述测量激光在所述出射平面的出射角，确定所述目标点在出射点坐标系下的第五位置向量；
基于所述第五位置向量，以及介质参考坐标系的目标轴与所述光传输平面坐标系下所述目标轴之间的夹角，确定所述目标点在辅助坐标系下的第六位置向量；
基于所述辅助坐标系下与所述入射平面平行的辅助平面沿所述介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对所述第六位置向量进行更新，得到所述目标点在辅助坐标系下的第七位置向量，并基于所述第七位置向量以及所述辅助坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第四位置向量；
其中，所述出射点坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述光传输平面坐标系的坐标轴平行的坐标系；所述介质参考坐标系为基于所述入射平面上不共线的三个预设点构建的坐标系；所述辅助坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述介质参考坐标系的坐标轴平行的坐标系。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述介质参考坐标系基于如下步骤构建：
基于所述激光跟踪仪以及安装于所述三个预设点处的反射球，确定所述三个预设点的位置向量；
基于所述三个预设点的位置向量，从所述三个预设点中选取目标预设点为原点，分别以所述目标预设点与剩余两个预设点中的一个预设点的连线、过所述目标预设点且垂直于所述目标预设点与所述剩余两个预设点构成的平面的直线为坐标轴，构建右手坐标系，并确定所述右手坐标系为所述介质参考坐标系。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述光传输平面坐标系基于如下步骤构建：
将所述介质参考坐标系沿垂直于所述入射平面的方向平移预设距离，得到入射平面坐标系；所述入射平面坐标系的原点位于所述入射平面上；
基于所述入射平面坐标系，构建入射点坐标系；所述入射点坐标系的原点为所述入射点，所述入射点坐标系与所述入射平面坐标系平行；
将所述入射点坐标系沿垂直于所述入射平面的坐标轴旋转目标角度，得到所述光传输平面坐标系；
其中，所述目标角度与所述夹角的大小相等。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述夹角基于如下步骤确定：
基于所述投影点在所述测量坐标系下的位置向量以及所述入射点在所述测量坐标系下的位置向量，确定所述投影点指向所述入射点的投影向量在所述入射点坐标系下的目标向量；
基于所述目标向量，确定所述夹角。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述目标传输介质的位置信息与所述介质参考坐标系一一对应。
根据本发明提供的一种目标点测量方法，所述第二位置向量，基于如下步骤确定：
基于所述第一位置向量以及所述光传输平面坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第二位置向量。
本发明还提供一种目标点测量装置，包括：
入射角确定模块，用于基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
第一位置确定模块，用于基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
第二位置确定模块，用于基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的目标点测量方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的目标点测量方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的目标点测量方法。
本发明提供的目标点测量方法、装置、电子设备及存储介质，首先基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于第二位置向量，确定激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；然后基于测量激光从激光跟踪仪至目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、各传输介质的折射率、第二位置向量、入射角以及预设关系，确定目标点在光传输平面坐标系下的第三位置向量；最后基于第三位置向量，确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量。该方法考虑了测量激光从激光跟踪仪至目标点的传输路径中经过的各传输介质的折射率，而且借助于不同的坐标系下的位置向量，弥补了由各传输介质的折射率不同而引起的测量误差，使最终得到的目标点的位置信息更精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的目标点测量方法的流程示意图；
图2是本发明提供的目标点测量方法中测量激光从激光跟踪仪传输至目标点共经过三层传输介质时的传输路径立体图之一；
图3是本发明提供的目标点测量方法中测量激光从激光跟踪仪传输至目标点共经过三层传输介质时的传输路径平面图；
图4是本发明提供的目标点测量方法中测量激光从激光跟踪仪传输至目标点共经过三层传输介质时的传输路径立体图之二；
图5是本发明提供的目标点测量方法中目标传输介质固定时的流程示意图；
图6是本发明提供的目标点测量方法中目标传输介质移动时的单次流程示意图；
图7是本发明提供的目标点测量装置的结构示意图；
图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
现有技术中在利用激光跟踪仪透过不同介质对目标点进行测量时，由于不同介质具有不同折射率而使测量激光在介质表面发生折射改变光路，进而导致对目标点的测量结果不准确。为此，本发明实施例中提供了一种目标点测量方法。
图1为本发明实施例中提供的一种目标点测量方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S1，基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
S2，基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
S3，基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
具体地，本发明实施例中提供的目标点测量方法，其执行主体为目标点测量装置，该装置可以配置于计算机内，该计算机可以为本地计算机或云计算机，本地计算机可以是电脑、平板等，此处不作具体限定。
首先执行步骤S1，利用激光跟踪仪O测量得到的目标点D对应的测量点E在测量坐标系OXYZ下的第一位置向量
Figure BDA0003932594000000071
确定激光跟踪仪O发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角α0。
激光跟踪仪是一类利用激光干涉原理对目标点进行高精度位置测量装置。激光跟踪仪与反射球(即靶镜，又称反射器)配合使用，即在对目标点D进行位置测量时，可以将反射球放置于目标点D处，并将目标点D定义为该反射球的中心位置点，此后利用激光跟踪仪发出的测量激光射向目标点D处的反射球，测量激光在到达该反射球后再返回至激光跟踪仪的检测系统。该检测系统则可以根据接收到的激光计算得到反射球所在的空间位置，即目标点D对应的测量点E在测量坐标系下的第一位置向量
Figure BDA0003932594000000081
可以理解的是，该第一位置向量
Figure BDA0003932594000000082
是指激光跟踪仪O测量得到的目标点D的测量值，由于测量值与真实值有误差，因此测量值对应的点并非是目标点D，而是测量点E。目标点D的数量可以为一个或多个，且每个目标点D均会对应有一个测量点E。
测量坐标系OXYZ是以激光跟踪仪O为原点的坐标系，具体是三维右手坐标系。测量坐标系OXYZ的各坐标轴可以根据需要进行选取，此处不作具体限定。由此，第一位置向量
Figure BDA0003932594000000083
为三维向量。
激光跟踪仪O发出的测量激光，在到达目标点D的传输过程中，可以经过多层传输介质，且相邻层的传输介质的折射率不同。多层传输介质可以包括玻璃、真空、大气、水等透明介质、固体等，此处不作具体限定。目标传输介质则是与激光跟踪仪O所处的初始传输介质相邻，且目标传输介质与初始传输介质的折射率不同。即初始传输介质为第0层传输介质，其折射率可以表示为n0，目标传输介质为第1层传输介质，其折射率可以表示为n1，以此类推，第i层传输介质的折射率为ni(i＝0，1，2，…，k，k为测量激光在到达目标点的传输过程中经过的传输介质总层数)。每层传输介质均具有一定厚度，第i层传输介质的厚度可以表示为hi。
例如，以测量激光在到达目标点的传输过程中，经过三层传输介质，则目标点处于第2层传输介质，其折射率为n2，其厚度为h2。
光传输平面坐标系GX1Y1Z1是以测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射点F为原点G、以激光跟踪仪O在入射平面上的投影点K与入射点F的连线作为横轴、以过入射点F且垂直于入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
测量激光从激光跟踪仪O传输至目标点D共经过三层传输介质时的传输路径如图2、图3所示，图2为立体图，图3为平面图，且图3对应的平面为光传输平面坐标系GX1Y1Z1下的平面GX1Y1。
从图2和图3可以看出，传输路径为OFJD，J为测量激光在目标传输介质的出射平面12的出射点。而理论上，激光跟踪仪O测量得到的测量值上是测量点E在测量坐标系OXYZ下的第一位置向量
Figure BDA0003932594000000091
相当于测量激光经过的路径为OE。
从图2可以看出，光传输平面坐标系GX1Y1Z1的横轴(即x轴)是激光跟踪仪O在入射平面上的投影点K与入射点F的连线，横轴正方向是由投影点K指向入射点F的方向。光传输平面坐标系GX1Y1Z1的纵轴(即y轴)是过入射点F且垂直于入射平面的直线，纵轴正方向可以是垂直于入射平面且朝向目标传输介质的方向。光传输平面坐标系GX1Y1Z1的竖轴(即z轴)正方向则是与横轴正方向以及纵轴正方向符合右手定则的方向。
测量点E在光传输平面坐标系GX1Y1Z1的第二位置向量
Figure BDA0003932594000000092
也为三维向量，可以表示为
Figure BDA0003932594000000093
且有：
Figure BDA0003932594000000094
其中，
Figure BDA0003932594000000095
为
Figure BDA0003932594000000096
的X分量，
Figure BDA0003932594000000097
为
Figure BDA0003932594000000098
的Y分量，
Figure BDA0003932594000000099
为
Figure BDA00039325940000000910
的Z分量。由于测量点E在光传输平面坐标系GX1Y1Z1下的平面GX1Y1内，因此有zE＝0。
本发明实施例中，第二位置向量
Figure BDA00039325940000000911
可以通过激光跟踪仪测量得到的测量点E在测量坐标系OXYZ下的第一位置向量
Figure BDA00039325940000000912
转换得到。例如，第一位置向量
Figure BDA00039325940000000913
可以通过如下公式(2)确定第二位置向量
Figure BDA00039325940000000914
Figure BDA00039325940000000915
其中，
Figure BDA00039325940000000916
为光传输平面坐标系GX1Y1Z1在测量坐标系OXYZ下的位姿信息。
Figure BDA00039325940000000917
可以表示为：
Figure BDA00039325940000000918
其中，
Figure BDA00039325940000000919
为光传输平面坐标系GX1Y1Z1在测量坐标系OXYZ下的姿态矩阵，
Figure BDA00039325940000000920
为光传输平面坐标系GX1Y1Z1的原点G在测量坐标系OXYZ下的位置向量。
测量激光在到达目标传输介质的入射平面上的入射点F时，测量激光的方向会与入射平面产生一定角度，即入射角α0，该入射角α0可以通过第二位置向量
Figure BDA0003932594000000101
确定。例如，该入射角α0可以通过如下公式(4)确定：
α0＝atan2(xE,yE)                  (4)
进而，根据折射定律，可以确定出测量激光透过入射平面的折射角α1。
然后执行步骤S2，根据测量激光从激光跟踪仪O至目标点D的传输路径中经过的各传输介质的厚度hi、各传输介质的折射率ni、第二位置向量
Figure BDA0003932594000000102
入射角α0以及预设关系，确定目标点D在光传输平面坐标系GX1Y1Z1下的第三位置向量
Figure BDA0003932594000000103
预设关系可以是基于费马原理确定的各传输介质的厚度hi、各传输介质的折射率ni、入射角α0、第二位置向量
Figure BDA0003932594000000104
以及第三位置向量
Figure BDA0003932594000000105
之间的对应关系。费马原理，即等光程原理，是指最短光时线可以有多条，但所有传输路径的光线传播时间都相等，即有“测量激光从激光跟踪仪到测量点在真空下的光程”与“测量激光从激光跟踪仪透过多层传输介质到达目标点的光程”相等。
以图2为例，若GE的长度为lGE、GJ的长度为lGJ、JD的长度为lJD，则测量激光束沿传输路径OGJD的光程与测量激光在第0层传输介质中沿路径GE的光程相等。即有：
n0lGE＝n1lGJ+n2lJD                (5)
其中，
Figure BDA0003932594000000106
此处，光传输平面坐标系GX1Y1Z1的原点G、出射点J在测量坐标系OXYZ下的位置向量均可以通过计算得到，进而根据原点G、出射点J在测量坐标系OXYZ下的位置向量，即可确定出lGJ。
通过费马原理，得到的预设关系可以表示为：
Figure BDA0003932594000000111
其中，xD以及yD分别为目标点D在光传输平面坐标系GX1Y1Z1下的横坐标以及纵坐标，即目标点D在平面GX1Y1下的坐标(xD,yD)。
第三位置向量
Figure BDA0003932594000000112
可以表示为
Figure BDA0003932594000000113
由于目标点D也是位于平面GX1Y1内，因此zD＝0。由公式(7)可知，在已知各传输介质的厚度hi、各传输介质的折射率ni、入射角α0以及第二位置向量
Figure BDA0003932594000000114
的情况下，即可以确定出第三位置向量
Figure BDA0003932594000000115
特别地，当各传输介质共有三层时，即测量激光具有如图2所示的传输路径，则公式(7)可以简化为公式(8)：
Figure BDA0003932594000000116
最后执行步骤S3，根据第三位置向量
Figure BDA0003932594000000117
确定出目标点D在测量坐标系OXYZ下的第四位置向量
Figure BDA0003932594000000118
由于第三位置向量
Figure BDA0003932594000000119
是目标点D在光传输平面坐标系下的位置向量，因此可以借助于光传输平面坐标系GX1Y1Z1在测量坐标系OXYZ下的位姿信息
Figure BDA00039325940000001110
将第三位置向量
Figure BDA00039325940000001111
转换为第四位置向量
Figure BDA00039325940000001112
第四位置向量
Figure BDA00039325940000001113
可以通过公式(9)计算得到：
Figure BDA0003932594000000121
本发明实施例中提供的目标点测量方法，首先基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于第二位置向量，确定激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；然后基于测量激光从激光跟踪仪至目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、各传输介质的折射率、第二位置向量、入射角以及预设关系，确定目标点在光传输平面坐标系下的第三位置向量；最后基于第三位置向量，确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量。该方法考虑了测量激光从激光跟踪仪至目标点的传输路径中经过的各传输介质的折射率，而且借助于不同的坐标系下的位置向量，弥补了由各传输介质的折射率不同而引起的测量误差，使最终得到的目标点的位置信息更精确。
在上述实施例的基础上，所述各传输介质包括三层，所述初始传输介质为第0层传输介质，所述目标传输介质为第1层传输介质，所述第2层传输介质与所述目标点所处的第3层传输介质的折射率不同；若所述目标传输介质的出射平面与所述入射平面不平行，则所述方法还包括：
基于费马原理，确定所述测量激光在所述出射平面的出射点与所述目标点之间的距离信息，并基于所述距离信息以及所述测量激光在所述出射平面的出射角，确定所述目标点在出射点坐标系下的第五位置向量；
基于所述第五位置向量，以及介质参考坐标系的目标轴与所述光传输平面坐标系下所述目标轴之间的夹角，确定所述目标点在辅助坐标系下的第六位置向量；
基于所述辅助坐标系下与所述入射平面平行的辅助平面沿所述介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对所述第六位置向量进行更新，得到所述目标点在辅助坐标系下的第七位置向量，并基于所述第七位置向量以及所述辅助坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第四位置向量；
其中，所述出射点坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述光传输平面坐标系的坐标轴平行的坐标系；所述介质参考坐标系为基于所述目标传输介质的入射平面上不共线的三个预设点构建的坐标系；所述辅助坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述介质参考坐标系的坐标轴平行的坐标系。
具体地，通常情况下每层传输介质的入射平面和出射平面是平行的，因此通过公式(7)或公式(8)确定的目标点的第四位置向量是准确的，但是当某一层传输介质的入射平面和出射平面不平行，即入射平面和出射平面之间由于生产制造误差而存在微小角度倾斜，时，公式(7)或公式(8)确定的目标点的第四位置向量也是存在测量误差的，虽然相比于不同传输介质的折射率不同带来的测量误差可以忽略，但是依然需要进行消除。
基于此，本发明实施例中给出了三层传输介质的情况下消除因目标传输介质的入射平面与出射平面不平行而带来的测量误差。
首先，根据费马原理，即根据公式(5)确定出测量激光在出射平面的出射点J与目标点D之间的距离信息lJD，然后根据该距离信息lJD以及测量激光在出射平面的出射角α2，确定出目标点D在出射点坐标系JXYZ下的第五位置向量
Figure BDA0003932594000000131
测量激光在出射平面12的出射角α2如图2所示，可以根据折射定律计算得到。即有：
n0 sinα0＝n1 sinα1＝n2 sinα2        (10)
其中，α1为测量激光经入射平面后的折射角。
出射点坐标系JXYZ是以出射点J为原点、坐标轴与光传输平面坐标系GX1Y1Z1的坐标轴平行的坐标系，即如图3所示。从图3中可以看出，光传输平面坐标系GX1Y1Z1的平面GX1Y1与出射点坐标系JXYZ的平面JXY重合。
出射点J在光传输平面坐标系GX2Y2Z2坐标系下的位置向量可以表示为：
Figure BDA0003932594000000132
出射点J在测量坐标系OXYZ下的位置向量可以表示为：
Figure BDA0003932594000000133
出射点坐标系JXYZ在测量坐标系OXYZ下的位姿信息可以表示为：
Figure BDA0003932594000000141
目标点D在出射点坐标系JXYZ下的第五位置向量
Figure BDA0003932594000000142
可以通过公式(11)表示：
Figure BDA0003932594000000143
其中，JxD为
Figure BDA0003932594000000144
的X分量，JyD为
Figure BDA0003932594000000145
的Y分量。
此后，根据第五位置向量
Figure BDA0003932594000000146
以及介质参考坐标系AXYZ的目标轴与光传输平面坐标系GX1Y1Z1下目标轴之间的夹角θ，确定出目标点在辅助坐标系MXYZ下的第六位置向量
Figure BDA0003932594000000147
介质参考坐标系AXYZ是根据目标传输介质的入射平面上不共线的三个预设点构建的坐标系，例如图2中的三个预设点A、B、C。可以以A点为原点、以AB所在直线为横轴(即X轴)、以垂直于AB和AC的直线为纵轴(即Y轴)，可以构建出三维右手坐标系，即介质参考坐标系AXYZ。
目标轴可以是横轴、纵轴以及竖轴中的任一个，例如图2中将横轴作为目标轴。介质参考坐标系AXYZ的目标轴与光传输平面坐标系GX1Y1Z1下目标轴之间的夹角，即为过F点的坐标轴X1与坐标轴X2之间的夹角θ。其中，坐标轴X1为光传输平面坐标系GX1Y1Z1下的横轴，坐标轴X2为过F点与介质参考坐标系AXYZ的横轴平行的坐标轴。在介质参考坐标系AXYZ确定的情况下，该夹角θ也确定。
辅助坐标系MXYZ是以出射点J为原点M、坐标轴与介质参考坐标系AXYZ的坐标轴平行的坐标系。因此，只需要将出射点坐标系JXYZ绕着JY轴旋转θ角即可得到辅助坐标系MXYZ，辅助坐标系MXYZ在测量坐标系OXYZ下的第一位姿信息可以表示为：
Figure BDA0003932594000000148
进而，可以根据如下公式(16)以及公式(17)确定目标点D在辅助坐标系MXYZ下的第六位置向量
Figure BDA0003932594000000149
Figure BDA0003932594000000151
Figure BDA0003932594000000152
此后，根据辅助坐标系MXYZ下与入射平面平行的辅助平面沿介质参考坐标系AXYZ的坐标轴的预设角度，对第六位置向量
Figure BDA0003932594000000153
进行更新，得到目标点D在辅助坐标系MXYZ下的第七位置向量
Figure BDA0003932594000000154
由于入射平面与出射平面不平行的效果，可以近似等效于将与入射平面平行的辅助平面绕介质参考坐标系AXYZ的坐标轴旋转预设角度，也即近似等效于将目标点D的第六位置向量
Figure BDA0003932594000000155
绕介质参考坐标系AXYZ的坐标轴旋转预设角度。
其中，预设角度可以包括将目标点D的第六位置向量
Figure BDA0003932594000000156
绕介质参考坐标系AXYZ的横轴旋转的第一角度γ以及将目标点D的第六位置向量
Figure BDA0003932594000000157
绕介质参考坐标系AXYZ的竖轴旋转的第二角度
Figure BDA0003932594000000158
第一角度γ以及第二角度
Figure BDA0003932594000000159
可以通过标定得到，为定值。
因此，对第六位置向量
Figure BDA00039325940000001510
进行更新的动作，等效为先将第六位置向量
Figure BDA00039325940000001511
绕介质参考坐标系AXYZ的横轴旋转第一角度γ，再将第六位置向量
Figure BDA00039325940000001512
绕介质参考坐标系AXYZ的竖轴旋转第二角度
Figure BDA00039325940000001513
即有：
Figure BDA00039325940000001514
Figure BDA00039325940000001515
其中，Tx(γ)为旋转第一角度γ对应的旋转矩阵，
Figure BDA00039325940000001516
为旋转第二角度
Figure BDA00039325940000001517
对应的旋转矩阵。
最后，根据基于第七位置向量
Figure BDA00039325940000001518
以及辅助坐标系MXYZ在测量坐标系OXYZ下的位姿信息
Figure BDA00039325940000001519
即可确定出第四位置向量
Figure BDA00039325940000001520
即有：
Figure BDA0003932594000000161
在进行标定时，可以预先给定第一角度对应的第一范围、第二角度对应的第二范围以及样本点Y的实际位置信息，然后分别在第一范围以及第二范围内搜索角度，并通过激光跟踪仪测量样本点Y的位置测量信息，直至通过搜索到的角度值结合公式(20)计算得到的样本点Y的位置测量信息与样本点Y的实际位置信息之间的误差在预设范围内。此时将从第一范围内搜索到的角度值作为第一角度，将从第二范围内搜索到的角度值作为第二角度。
本发明实施例中，考虑了三层传输介质时目标传输介质的入射平面与出射平面不平行的情况，避免了该情况下引起的测量误差，可以使对目标点的位置测量结果更加精准。
在上述实施例的基础上，所述介质参考坐标系基于如下步骤构建：
基于所述激光跟踪仪以及安装于所述三个预设点处的反射球，确定所述三个预设点的位置向量；
基于所述三个预设点的位置向量，从所述三个预设点中选取目标预设点为原点，分别以所述目标预设点与剩余两个预设点中的一个预设点的连线、过所述目标预设点且垂直于所述目标预设点与所述剩余两个预设点构成的平面的直线为坐标轴，构建右手坐标系，并确定所述右手坐标系为所述介质参考坐标系。
具体地，在构建介质参考坐标系AXYZ时，可以先根据激光跟踪仪以及安装于三个预设点处的反射球，确定出三个预设点的位置向量。如图2所示，三个预设点分别为A、B、C，预设点A、B、C的位置向量分别为表示
Figure BDA0003932594000000162
和
Figure BDA0003932594000000163
如图4所示，以各层传输介质共包括三层，且目标传输介质是玻璃介质为例，激光跟踪仪O位于玻璃介质1之前，目标点D位于玻璃介质1之后，玻璃介质1朝向激光跟踪仪O的表面为入射平面11，该入射平面11上有三个预设点A、B、C，每个预设点均安装有一个反射球。玻璃介质1朝向目标点D的表面为出射平面12，出射平面12与入射平面11平行。
然后，根据三个预设点的位置向量，从三个预设点中选取目标预设点为原点，例如可以选取预设点A作为原点。可以以目标预设点与剩余两个预设点中的一个预设点B的连线、过目标预设点且垂直于目标预设点与剩余两个预设点构成的平面的直线为坐标轴，构建右手坐标系，并确定右手坐标系为介质参考坐标系AXYZ。
预设点A、B构成的向量
Figure BDA0003932594000000171
和预设点A、C构成的向量
Figure BDA0003932594000000172
可以分别表示为：
Figure BDA0003932594000000173
介质参考坐标系AXYZ的X轴单位向量
Figure BDA0003932594000000174
Y轴单位向量
Figure BDA0003932594000000175
Z轴单位向量
Figure BDA0003932594000000176
可以分别表示为：
Figure BDA0003932594000000177
介质参考坐标系AXYZ的姿态矩阵
Figure BDA0003932594000000178
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000179
介质参考坐标系AXYZ在测量坐标系OXYZ下的位姿信息
Figure BDA00039325940000001710
可以表示为：
Figure BDA00039325940000001711
本发明实施例中，通过激光跟踪仪结合安装于三个预设点处的反射球的方式，可以构建出辅助进行目标点测量的介质参考坐标系，可以简化测量过程。
在上述实施例的基础上，光传输平面坐标系基于如下步骤构建：
将所述介质参考坐标系沿垂直于所述入射平面的方向平移预设距离，得到入射平面坐标系；所述入射平面坐标系的原点位于所述入射平面上；
基于所述入射平面坐标系，构建入射点坐标系；所述入射点坐标系的原点为所述入射点，所述入射点坐标系与所述入射平面坐标系平行；
将所述入射点坐标系沿垂直于所述入射平面的坐标轴旋转目标角度，得到所述光传输平面坐标系；
其中，所述目标角度与所述夹角的大小相等。
具体地，本发明实施例中，在构建光传输平面坐标系GX1Y1Z1时，可以先将介质参考坐标系AXYZ沿垂直于入射平面的方向平移预设距离h0，如图2所示，即沿介质参考坐标系AXYZ的纵轴向目标传输介质内部平移，预设距离h0可以是反射球的半径，以保证平移得到的入射平面坐标系NXYZ的原点N位于入射平面上。
原点N在测量坐标系OXYZ下的位置向量
Figure BDA0003932594000000181
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000182
入射平面坐标系NXYZ在测量坐标系OXYZ下的位姿信息
Figure BDA0003932594000000183
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000184
此后，根据入射平面坐标系NXYZ，构建入射点坐标系FX2Y2Z2；该入射点坐标系FX2Y2Z2的原点为入射点F，入射点坐标系FX2Y2Z2与入射平面坐标系NXYZ平行。
入射点F在测量坐标系OXYZ下的位置向量
Figure BDA0003932594000000185
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000186
其中，
Figure BDA0003932594000000187
是测量点E在测量坐标系OXYZ下的位置向量，通过跟踪仪测量D点得到。
入射点F在测量坐标系OXYZ下的位姿信息
Figure BDA0003932594000000188
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000189
最后，将入射点坐标系FX2Y2Z2沿垂直于入射平面的坐标轴，即绕纵轴旋转目标角度-θ，即可得到光传输平面坐标系GX1Y1Z1。可以理解的是，该目标角度-θ的大小与夹角θ的大小相等。
在此基础上，公式(3)中的
Figure BDA0003932594000000191
以及
Figure BDA0003932594000000192
可以分别通过公式(29)和公式(30)计算得到：
Figure BDA0003932594000000193
Figure BDA0003932594000000194
在上述实施例的基础上，所述夹角基于如下步骤确定：
基于所述投影点在所述测量坐标系下的位置向量以及所述入射点在所述测量坐标系下的位置向量，确定所述投影点指向所述入射点的投影向量在所述入射点坐标系下的目标向量；
基于所述目标向量，确定所述夹角。
具体地，激光跟踪仪在目标传输介质的入射平面上的投影点K在测量坐标系OXYZ下的位置向量
Figure BDA0003932594000000195
可以表示为：
Figure BDA0003932594000000196
进而，投影点K指向入射点F的投影向量KF在入射点坐标系FX2Y2Z2下的目标向量为FvKF：
Figure BDA0003932594000000197
因此，夹角θ可以通过如下公式(33)计算：
θ＝atan2((FvKF,z),(FvKF,x))            (33)
其中，FvKF,z为FvKF的Z分量，FvKF,x为FvKF的X分量。
在上述实施例的基础上，所述目标传输介质的位置信息与所述介质参考坐标系一一对应。由于介质参考坐标系是通过位于目标传输介质的入射平面上的不共线的三个预设点构建，因此若目标传输介质的位置信息发生变化，则需要重新构建介质参考坐标系，目标传输介质的位置信息每变化依次，重新构建一次介质参考坐标系。
在上述实施例的基础上，所述第二位置向量，基于如下步骤确定：
基于所述第一位置向量以及所述光传输平面坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第二位置向量。
具体地，本发明实施例中，在确定第二位置向量
Figure BDA0003932594000000201
时，可以通过公式(2)实现，此处不再赘述。
本发明实施例中，定义了测量坐标系OXYZ、介质参考坐标系AXYZ、入射平面坐标系NXYZ、光传输平面坐标系GX1Y1Z1、入射点坐标系FX2Y2Z2、辅助坐标系MXYZ等几个主要的坐标系，共同构成坐标系系统。
在实际具体实施时，根据目标传输介质是否移动的情况，可以按照两种流程来进行测量和计算。
如图5所示，为目标传输介质固定时的流程示意图。
先进行图5中的离线准备流程，即确定并记录目标传输介质的入射平面上不共线的三个预设点A、B、C的位置向量即可。
而后进行图5中的在线测量计算流程，此时执行如下步骤：
步骤1：测量目标点D对应的测量点E的第一位置向量；
步骤2：搭建坐标系系统；
步骤3：判断目标传输介质的出射平面与入射平面之间的夹角是否在指定范围内，如果在指定范围内，则认为出射平面与入射平面平行，执行步骤4；否则，如果不在指定范围内，则认为出射平面与入射平面不平行，执行步骤5；
步骤4：借助于预设关系，确定目标点在光传输平面坐标系下的第三位置向量，进而确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量；该步骤4中，预设关系既可以采用公式(7)，也可以采用公式(8)。
步骤5：借助于辅助坐标系下与入射平面平行的辅助平面沿介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对第六位置向量进行更新的方式确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量。
需要说明的是，在步骤2中，只需构建一次介质参考坐标系AXYZ。
如图6所示，为目标传输介质移动时单次流程示意图。
在该实施例中，目标传输介质的位置不是固定的，因此目标传输介质的位置每变化一次，需执行一次如下步骤：
步骤1：确定并记录目标传输介质的入射平面上不共线的三个预设点A、B、C的位置向量；
步骤2：测量目标点D对应的测量点E的第一位置向量；
步骤3：搭建坐标系系统；
步骤4：判断目标传输介质的出射平面与入射平面之间的夹角是否在指定范围内，如果在指定范围内，则认为出射平面与入射平面平行，执行步骤5；否则，如果不在指定范围内，则认为出射平面与入射平面不平行，执行步骤6；
步骤5：借助于预设关系，确定目标点在光传输平面坐标系下的第三位置向量，进而确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量；该步骤5中，预设关系既可以采用公式(7)，也可以采用公式(8)。
步骤6：借助于辅助坐标系下与入射平面平行的辅助平面沿介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对第六位置向量进行更新的方式确定目标点在测量坐标系下的第四位置向量。
图5与图6的区别在于，图5中三个预设点A、B、C的位置向量是离线确定的，进而在线测量计算流程中的步骤2中，只需要构建一次介质参考坐标系AXYZ即可，而在图6中，三个预设点A、B、C的位置向量在每次目标传输介质的位置发生变化时都需要确定，进而在每次目标传输介质的位置发生变化时都需要重新构建一次介质参考坐标系AXYZ。
如图7所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种目标点测量装置，包括：
入射角确定模块71，用于基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
第一位置确定模块72，用于基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
第二位置确定模块73，用于基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，所述各传输介质包括三层，所述初始传输介质为第0层传输介质，所述目标传输介质为第1层传输介质，所述第2层传输介质与所述目标点所处的第3层传输介质的折射率不同；若所述目标传输介质的出射平面与所述入射平面不平行，则所述第二位置确定模块还用于：
基于费马原理，确定所述测量激光在所述出射平面的出射点与所述目标点之间的距离信息，并基于所述距离信息以及所述测量激光在所述出射平面的出射角，确定所述目标点在出射点坐标系下的第五位置向量；
基于所述第五位置向量，以及介质参考坐标系的目标轴与所述光传输平面坐标系下所述目标轴之间的夹角，确定所述目标点在辅助坐标系下的第六位置向量；
基于所述辅助坐标系下与所述入射平面平行的辅助平面沿所述介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对所述第六位置向量进行更新，得到所述目标点在辅助坐标系下的第七位置向量，并基于所述第七位置向量以及所述辅助坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第四位置向量；
其中，所述出射点坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述光传输平面坐标系的坐标轴平行的坐标系；所述介质参考坐标系为基于所述入射平面上不共线的三个预设点构建的坐标系；所述辅助坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述介质参考坐标系的坐标轴平行的坐标系。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，还包括介质参考坐标系构建模块，用于：
基于所述激光跟踪仪以及安装于所述三个预设点处的反射球，确定所述三个预设点的位置向量；
基于所述三个预设点的位置向量，从所述三个预设点中选取目标预设点为原点，分别以所述目标预设点与剩余两个预设点中的一个预设点的连线、过所述目标预设点且垂直于所述目标预设点与所述剩余两个预设点构成的平面的直线为坐标轴，构建右手坐标系，并确定所述右手坐标系为所述介质参考坐标系。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，还包括光传输平面坐标系构建模块，用于：
将所述介质参考坐标系沿垂直于所述入射平面的方向平移预设距离，得到入射平面坐标系；所述入射平面坐标系的原点位于所述入射平面上；
基于所述入射平面坐标系，构建入射点坐标系；所述入射点坐标系的原点为所述入射点，所述入射点坐标系与所述入射平面坐标系平行；
将所述入射点坐标系沿垂直于所述入射平面的坐标轴旋转目标角度，得到所述光传输平面坐标系；
其中，所述目标角度与所述夹角的大小相等。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，还包括夹角确定模块，用于：
基于所述投影点在所述测量坐标系下的位置向量以及所述入射点在所述测量坐标系下的位置向量，确定所述投影点指向所述入射点的投影向量在所述入射点坐标系下的目标向量；
基于所述目标向量，确定所述夹角。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，所述目标传输介质的位置信息与所述介质参考坐标系一一对应。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的目标点测量装置，还包括位置向量确定模块，用于：
基于所述第一位置向量以及所述光传输平面坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第二位置向量。
具体地，本发明实施例中提供的目标点测量装置中各模块的作用与上述方法类实施例中各步骤的操作流程是一一对应的，实现的效果也是一致的，具体参见上述实施例，本发明实施例中对此不再赘述。
图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(Processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(Memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行上述各实施例中提供的目标点测量方法。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例中提供的目标点测量方法。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例中提供的目标点测量方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种目标点测量方法，其特征在于，包括：
基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
2.根据权利要求1所述的目标点测量方法，其特征在于，所述各传输介质包括三层，所述初始传输介质为第0层传输介质，所述目标传输介质为第1层传输介质，所述第2层传输介质与所述目标点所处的第3层传输介质的折射率不同；若所述目标传输介质的出射平面与所述入射平面不平行，则所述方法还包括：
基于费马原理，确定所述测量激光在所述出射平面的出射点与所述目标点之间的距离信息，并基于所述距离信息以及所述测量激光在所述出射平面的出射角，确定所述目标点在出射点坐标系下的第五位置向量；
基于所述第五位置向量，以及介质参考坐标系的目标轴与所述光传输平面坐标系下所述目标轴之间的夹角，确定所述目标点在辅助坐标系下的第六位置向量；
基于所述辅助坐标系下与所述入射平面平行的辅助平面沿所述介质参考坐标系的坐标轴的预设角度，对所述第六位置向量进行更新，得到所述目标点在辅助坐标系下的第七位置向量，并基于所述第七位置向量以及所述辅助坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第四位置向量；
其中，所述出射点坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述光传输平面坐标系的坐标轴平行的坐标系；所述介质参考坐标系为基于所述入射平面上不共线的三个预设点构建的坐标系；所述辅助坐标系为以所述出射点为原点、坐标轴与所述介质参考坐标系的坐标轴平行的坐标系。
3.根据权利要求2所述的目标点测量方法，其特征在于，所述介质参考坐标系基于如下步骤构建：
基于所述激光跟踪仪以及安装于所述三个预设点处的反射球，确定所述三个预设点的位置向量；
基于所述三个预设点的位置向量，从所述三个预设点中选取目标预设点为原点，分别以所述目标预设点与剩余两个预设点中的一个预设点的连线、过所述目标预设点且垂直于所述目标预设点与所述剩余两个预设点构成的平面的直线为坐标轴，构建右手坐标系，并确定所述右手坐标系为所述介质参考坐标系。
4.根据权利要求2所述的目标点测量方法，其特征在于，所述光传输平面坐标系基于如下步骤构建：
将所述介质参考坐标系沿垂直于所述入射平面的方向平移预设距离，得到入射平面坐标系；所述入射平面坐标系的原点位于所述入射平面上；
基于所述入射平面坐标系，构建入射点坐标系；所述入射点坐标系的原点为所述入射点，所述入射点坐标系与所述入射平面坐标系平行；
将所述入射点坐标系沿垂直于所述入射平面的坐标轴旋转目标角度，得到所述光传输平面坐标系；
其中，所述目标角度与所述夹角的大小相等。
5.根据权利要求4所述的目标点测量方法，其特征在于，所述夹角基于如下步骤确定：
基于所述投影点在所述测量坐标系下的位置向量以及所述入射点在所述测量坐标系下的位置向量，确定所述投影点指向所述入射点的投影向量在所述入射点坐标系下的目标向量；
基于所述目标向量，确定所述夹角。
6.根据权利要求2所述的目标点测量方法，其特征在于，所述目标传输介质的位置信息与所述介质参考坐标系一一对应。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的目标点测量方法，其特征在于，所述第二位置向量，基于如下步骤确定：
基于所述第一位置向量以及所述光传输平面坐标系在所述测量坐标系下的位姿信息，确定所述第二位置向量。
8.一种目标点测量装置，其特征在于，包括：
入射角确定模块，用于基于激光跟踪仪测量得到的目标点对应的测量点在测量坐标系下的第一位置向量，确定所述测量点在光传输平面坐标系的第二位置向量，并基于所述第二位置向量，确定所述激光跟踪仪发出的测量激光在目标传输介质的入射平面上的入射角；
第一位置确定模块，用于基于所述测量激光从所述激光跟踪仪至所述目标点的传输路径中经过的各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述第二位置向量、所述入射角以及预设关系，确定所述目标点在所述光传输平面坐标系下的第三位置向量；
第二位置确定模块，用于基于所述第三位置向量，确定所述目标点在所述测量坐标系下的第四位置向量；
其中，所述目标传输介质与所述激光跟踪仪所处的初始传输介质相邻，且所述目标传输介质与所述初始传输介质的折射率不同；所述预设关系是基于费马原理确定的所述各传输介质的厚度、所述各传输介质的折射率、所述入射角、所述第二位置向量以及所述第三位置向量之间的对应关系；所述测量坐标系为以所述激光跟踪仪为原点的坐标系；所述光传输平面坐标系为以所述入射平面上的入射点为原点、以所述激光跟踪仪在所述入射平面上的投影点与所述入射点的连线作为横轴、以过所述入射点且垂直于所述入射平面的直线作为纵轴构建的右手坐标系。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的目标点测量方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的目标点测量方法。
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