CN117054337A - 激光测量系统以及激光测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种激光测量系统和激光测量方法。该激光测量系统包括：可移动装置；至少两个激光模块，分别设置在所述可移动装置的前部和后部，控制装置，构造为与所述至少两个激光模块和所述可移动装置信号连接，以接受所述至少两个激光模块的测量数据且根据所述测量数据控制所述可移动装置。通过设置至少两个激光模块，实现并行测量，能够减小测量误差、提高测量的精度且提高测量的实时性和效率。

Description

激光测量系统以及激光测量方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种激光测量系统以及激光测量方法。

背景技术

履带型ROV是一种常见的水下机器人，通常用于海洋工程、水下作业和海洋科学研究等领域。其结构和运动方式都与传统的轮式或螺旋桨式ROV不同，主要采用履带式结构，能够在复杂的水下环境中实现较高的机动性和稳定性。在焊缝测量等领域中，ROV的精准定位是关键技术之一，因此履带型ROV的应用越来越广泛。

激光测量技术是一种高精度、非接触式的测量方法，可广泛应用于焊缝测量、制造业、测绘等领域。在位置测量中，激光测量可以和ROV结合起来对待测量物体的待测量区域，例如，焊缝位置。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光测量系统和激光测量方法，该激光测量系统包括：可移动装置；至少两个激光模块，分别设置在所述可移动装置的前部和后部；控制装置，构造为与所述至少两个激光模块和所述可移动装置信号连接，以接受所述至少两个激光模块的测量数据且根据所述测量数据控制所述可移动装置。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述至少两个激光模块的每个包括：激光器，被控制为朝向待测量物体发射激光线，所述激光线与所述待测量物体的待测量区域垂直；拍摄装置，构造为拍摄所述待测量区域与所述激光线的交点的图像，且构造为处理所述交点的图像以得到待测量区域中心点图像坐标，将所述待测量区域中心点图像坐标传输给所述控制装置。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置构造为接受每个拍摄装置得到的所述待测量区域中心点图像坐标、利用所述待测量区域中心点图像坐标以及激光模块位置标定时获得的每个激光模块的图像中心点像素坐标，计算每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；利用所述待测量区域中心点像素偏差以及对应的激光模块进行空间距离标定时得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式，计算得到每个激光模块对应的待测量区域中心点偏差距离。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在定位和跟踪所述待测量区域时判断所述偏移距离是否超过距离阈值和/或所述偏移角度是否超过角度阈值，当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置调整所述可移动装置继续进行所述待测量区域的跟踪定位。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标包括：所述控制装置根据每个激光模块提供的多个交点图像进行计算得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

本公开的实施例还提供一种激光测量方法，采用以上任意实施例所述的激光测量系统，所述激光测量方法包括：S1、对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定；S2、将至少两个激光模块组装到所述可移动装置，且对装设有所述至少两个激光模块的所述可移动装置中的每个激光模块进行位置标定，以得到每个激光模块的实际位置坐标；S3、利用每个所述激光模块对待测量装置的待测量区域进行测量，利用测量结果得到每个激光模块对应的待测量区域中心点位置坐标；S4、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点位置坐标以及所述每个激光模块的实际位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，所述步骤S1，对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定包括：S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，以得到每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；S12、整理以上得到的数据，以得到当激光线的长度为一确定长度时的两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式；以及S14、校准和修正所述关系多项式。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，所述步骤S1，对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定包括：S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，改变所述激光模块的所述激光器发射的激光线的长度，得到不同激光线长度下每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；S12、整理以上得到的数据，在不同激光线长度下得到两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式。S14、校准和修正所述关系多项式。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，所述步骤S2包括：步骤S21、根据可移动装置的机械设计图纸尺寸，得到可移动装置的底盘平面的尺寸大小；步骤S22、将得到的尺寸大小精准地绘制在平板上，并在平板上绘制中心线以及中心点；步骤S23、将可移动装置按照绘制的大小和方向，放置在平板上，调整位置使可移动装置精准、紧密地放置在平板上。步骤S24、向所述可移动装置提供电力，打开所述至少两个激光模块中每个，使得所述激光模块的所述激光器发射激光线，将所述激光线照射在所述平板的中心线上，利用所述至少两个激光模块的每个的所述拍摄装置分别拍摄得到所述激光线与所述平板的中心线的交点的图像，且利用该交点的图像得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标；S25、对于每个激光模块得到多个所述图像中心点像素坐标，处理所述多个图像中心点像素坐标得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，所述步骤S2还包括：步骤S26、根据所述步骤S25获得的每个所述激光模块对应的图像中心点像素坐标与所述每个激光模块的理想图像中心点像素坐标,计算得到图像中心点像素偏差；步骤S27、测量得到激光模块距所述平板的距离，根据在所述空间距离标定中得到的距激光模块的距离、像素尺寸和激光线长度之间的关系多项式利用每个所述激光模块对应的图像中心点像素偏差得到每个激光模块的图像中心点偏差距离；步骤S28、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标以及所述图像中心点偏差距离得到每个所述激光模块的实际位置坐标，以完成所述至少两个激光模块中每个的位置标定。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，所述步骤S3包括：步骤S31、将装设有至少两个激光模块的可移动装置设置在待测量物体的待测量区域处；步骤S32、利用至少两个激光模块中每个对所述待测量区域进行测量，利用激光模块中的拍摄装置拍摄激光线和待测量区域中心线交点的图像，利用该交点的图像得到每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标；步骤S33、计算每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标与所述激光模块位置标定时的每个激光模块对应的图像中心点像素坐标的差值而得到每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；步骤S34、利用每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差以及通过所述空间距离标定得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式得到所述待测量区域中心点偏差距离；步骤S35、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域。

例如，在本公开实施例的激光测量方法中，根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度包括：将每个所述激光模块对应的待测量中心点的在垂直于所述中心线方向上的坐标作为所述偏移距离；将多个所述激光模块对应的待测量中心点连接形成连线，确定该连线相对于所述可移动位置中心线的夹角。

例如，本公开实施例的激光测量方法中还包括：步骤S5：当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置控制所述可移动装置移动来调整所述可移动装置的位置重复进行步骤S3和S4。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示出了根据本公开实施例的激光测量装置；

图2示出了根据本公开实施例的激光测量方法的示例性流程图；

图3示出了激光模块的设计安装位置示意图；

图4示出了激光模块位置标定出的激光模块的实际位置；以及

图5示出了测量得到的待测量区域中心点位置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在位置测量，例如焊缝测量中，激光测量可以通过测量例如，焊缝中心点图像坐标，快速、准确地测量焊缝中心点与ROV中心线之间的偏移距离和偏移角度，当偏移距离和偏移角度超过设定的阈值时，进行调整来实时定位跟踪焊缝位置，对焊缝进行质量检测。

在使用激光测量时，焊缝表面的反射率和环境因素可能会影响测量精度，需要采取相应的校准和措施来提高测量精度。此外，在履带型ROV的运动控制和机械设计等方面，也需要继续进行优化和改进，以提高ROV的运动稳定性和精度。

本公开的实施例提供一种激光测量系统和激光测量方法，该激光测量系统包括：可移动装置；至少两个激光模块，分别设置在所述可移动装置的前部和后部，控制装置，构造为与所述至少两个激光模块和所述可移动装置信号连接，以接受所述至少两个激光模块的测量数据且根据所述测量数据控制所述可移动装置。该激光测量方法包括：S1、对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定；S2、将至少两个激光模块组装到所述可移动装置，且对装设有所述至少两个激光模块的所述可移动装置中的每个激光模块进行位置标定，以得到每个激光模块的实际位置坐标；S3、利用每个所述激光模块对待测量装置的待测量区域进行测量，利用测量结果得到每个激光模块对应的待测量区域中心点位置坐标；S4、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点位置坐标以及所述每个激光模块的实际位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。通过采用至少两个激光模块，例如，前后两个激光模块分别测量待测量区域中心点图像坐标，由于两个激光模块分别位于可移动装置，例如ROV，的前后位置，可以通过两个不同角度的观察来获取更多的测量数据，从而减小测量误差并提高测量的精度。而且，由于激光模块位于ROV的前后位置，可以减小水流、水压等水下环境因素对测量的干扰，通过对比前后两个激光模块的测量结果，可以减小环境干扰对测量结果的影响，提高测量的稳定性。通过前后两个激光模块的布置，可以覆盖更大的测量范围。当焊缝较长或具有复杂形状时，使用多个激光模块可以实现全面的测量，避免了单一激光模块可能存在的测量盲区或限制。而且，由于前后两个激光模块同时工作，可以实现并行测量，从而提高测量的实时性和效率。这意味着焊缝中心点的测量结果可以更快速地获取和处理，有助于实时监控和控制焊缝的质量。

图1示出了根据本公开实施例的激光测量装置，如图1所示，该激光测量装置包括可移动装置1000；至少两个激光模块，例如两个激光模块100和200，分别设置在所述可移动装置的前部和后部，控制装置，构造为与所述至少两个激光模块和所述可移动装置信号连接，以接受所述至少两个激光模块的测量数据且根据所述测量数据控制所述可移动装置。

例如，所述至少两个激光模块的每个包括：激光器，被控制为朝向待测量物体发射激光线，所述激光线与所述待测量物体的待测量区域垂直；拍摄装置，构造为拍摄所述待测量区域与所述激光线的交点的图像，且构造为处理所述交点的图像以得到待测量区域中心点图像坐标，将所述待测量区域中心点图像坐标传输给所述控制装置。

例如，所述控制装置构造为接受每个拍摄装置得到的所述待测量区域中心点图像坐标、利用所述待测量区域中心点图像坐标以及激光模块位置标定时获得的每个激光模块的图像中心点像素坐标，计算每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；利用所述待测量区域中心点像素偏差以及对应的激光模块进行空间距离标定时得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式，计算得到每个激光模块对应的待测量区域中心点偏差距离。

例如，在本公开的实施例中，所述控制装置还构造为根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在定位和跟踪所述待测量区域时判断所述偏移距离是否超过距离阈值和/或所述偏移角度是否超过角度阈值，当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置调整所述可移动装置继续进行所述待测量区域的跟踪定位。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标。

例如，在本公开实施例的激光测量装置中，所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标包括：所述控制装置根据每个激光模块提供的多个交点图像进行计算得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

本公开的实施例还提供一种激光测量方法，采用如上任意实施例所述的激光测量系统，如图2所示，所述激光测量方法包括：

S1、对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定；

S2、将至少两个激光模块组装到所述可移动装置，且对装设有所述至少两个激光模块的所述可移动装置中的每个激光模块进行位置标定，以得到每个激光模块的实际位置坐标；

S3、利用每个所述激光模块对待测量装置的待测量区域进行测量，利用测量结果得到每个激光模块对应的待测量区域中心点位置坐标；

S4、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点位置坐标以及所述每个激光模块的实际位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

例如，当可移动装置的中心线作为Y轴或者与Y轴平行时，偏移距离为待测量区域中心点的X坐标值；或者当可移动装置的中心线作为X轴或者与X轴平行时，偏移距离为待测量区域中心点的Y坐标值。

例如，在本公开的实施例的激光测量方法中，步骤S1、对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定可以包括：S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，以得到每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；S12、整理以上得到的数据，以得到当激光线的长度为一确定长度时的两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式；以及S14、校准和修正所述关系多项式。这里的关系多项式具有二个变量，所采集的图像距所述激光模块的距离、对应距离处的图像的像素尺寸，这里需要注意的是，为保证测量准确性，当后续测量时采用相同的激光线长度是采用这里的关系多项式。

例如，通过确定不同距离处单位像素尺寸所代表的实际长度，当后续测量时得到图像中的像素尺寸时，可以根据该关系多项式确定其对应的实际长度。

备选地，在本公开的实施例的激光测量方法中，所述步骤S1，对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定可以包括：S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，改变所述激光模块的所述激光器发射的激光线的长度，得到不同激光线长度下每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；S12、整理以上得到的数据，在不同激光线长度下每个激光线长度得到两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式。S14、校准和修正所述关系多项式。这里的关系多项式具有三个变量，激光线长度、所采集的图像距所述激光模块的距离、对应距离处的图像的像素尺寸。

当采用该激光测量方法时，首先确定测量采用的激光线长度，得到待测量区域距激光模块的距离，从而利用激光线长度改变下得到的关系多项式根据所拍摄的图像的像素尺寸，可以确定该像素尺寸所对应的实际长度。

对于以上两种空间标定方法，当后续利用该激光模块进行实际测量时，其激光线长度与进行激光模块标定时相同，则可以采用激光线长度为确定长度时进行空间距离标定得到的关系多项式；当后续测量时激光线的长度需要改变，则可以采用激光线长度改变时进行空间距离标定得到的关系多项式。

备选地，在本公开的实施例的激光测量方法中，所述步骤S2可以包括：步骤S21、根据可移动装置的机械设计图纸尺寸，得到可移动装置的底盘平面的尺寸大小；步骤S22、将得到的尺寸大小精准地绘制在平板上，并在平板上绘制中心线以及中心点；步骤S23、将可移动装置按照绘制的大小和方向，放置在平板上，调整位置使可移动装置精准、紧密地放置在平板上；步骤S24、向所述可移动装置提供电力，打开所述至少两个激光模块中每个，使得所述激光模块的所述激光器发射激光线，将所述激光线照射在所述平板的中心线上，利用所述至少两个激光模块的每个的所述拍摄装置分别拍摄得到所述激光线与所述平板的中心线的交点的图像，且利用该交点的图像得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标；S25、对于每个激光模块得到多个所述图像中心点像素坐标，处理所述多个图像中心点像素坐标得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

备选地，在本公开的实施例的激光测量方法中，所述步骤S2还可以包括：步骤S26、根据所述步骤S25获得的每个所述激光模块对应的图像中心点像素坐标与所述每个激光模块的理想图像中心点像素坐标，计算得到图像中心点像素偏差；步骤S27、测量得到激光模块距所述平板的距离，根据在所述空间距离标定中得到的距激光模块的距离、像素尺寸和激光线长度之间的关系多项式利用每个所述激光模块对应的图像中心点像素偏差得到每个激光模块的图像中心点偏差距离；步骤S28、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标以及所述图像中心点偏差距离得到每个所述激光模块的实际位置坐标，以完成所述至少两个激光模块中每个的位置标定。

备选地，在本公开的实施例的激光测量方法中，所述步骤S3可以包括：步骤S31、将装设有至少两个激光模块的可移动装置设置在待测量物体的待测量区域处；步骤S32、利用至少两个激光模块中每个对所述待测量区域进行测量，利用激光模块中的拍摄装置拍摄激光线和待测量区域中心线交点的图像，利用该交点的图像得到每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标；步骤S33、计算每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标与所述激光模块位置标定时的每个激光模块对应的图像中心点像素坐标的差值而得到每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；步骤S34、利用每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差以及通过所述空间距离标定得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式得到所述待测量区域中心点偏差距离；步骤S35、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域。

备选地，在步骤S3中，步骤S33可以包括：计算每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标与所述激光模块位置标定时的理想图像中心点像素坐标的差值而得到每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；然后根据步骤S34得到对应的偏差距离，在步骤S35中可以包括：根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标以及偏差距离得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域。

例如，在本公开的实施例的激光测量方法中，根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度包括：将每个所述激光模块对应的待测量中心点的在垂直于所述中心线方向上的坐标作为所述偏移距离；将多个所述激光模块对应的待测量中心点连接形成连线，确定该连线相对于所述可移动位置中心线的夹角。

备选地，确定该连线相对于所述可移动位置中心线的夹角可以包括：利用三角函数，例如，利用正切或者余切三角函数，将两个激光模块对应的待测量中心点横纵坐标分别相加，得到该夹角的余角，从而得到激光模块对应的中心点连线与可移动位置中心线的夹角。

备选地，本公开的实施例的激光测量方法还可以包括：步骤S5：当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置控制所述可移动装置移动来调整所述可移动装置的位置重复进行步骤S3和S4。

在实际测量中，例如，测量焊缝位置的过程中，可移动装置，例如，ROV时刻测量焊缝，也就是，激光模块中拍摄装置每秒钟多次拍摄激光线与焊缝中心点的图像，例如，大于每秒钟拍摄20帧图像，大约每50毫秒拍摄一次图像，且对拍摄完的图像进行处理而得到待测量区域中心点图像坐标、偏差距离，进而得到偏移角度和偏移距离，与阈值比较，调整或者不调整等，从而实施定位和跟踪焊缝位置，从而对焊缝质量进行检测。

下面结合具体的示例对根据本公开实施例的激光测量方法进行举例说明。

对于步骤S1，可以通过拍摄在距激光模块不同距离处的图像而得到像素尺寸，进而完成空间距离标定，这里将不进行举例说明。

对于步骤S2-S4，可以参照以下示例，该示例在空间距离标定后包括如下步骤：

1)在A点为图像中心点(图像为1920*1080大小)，在理想情况下标定点在图像中心点A，也即，理想图像中心点A，故A点坐标为(960,540)，也即，理想图像中心点像素坐标为(960,540)；

2)因机械安装误差等因素，导致图像中心点不与理想图像中心点A重合，B点坐标为进行激光模块标定时候得到的图像中心点像素坐标，B点坐标也就是每个激光模块对应的图像中心点像素坐标为(800,600)；

3)计算AB两点间的像素偏差，也就是，计算每个所述激光模块对应的图像中心点像素坐标与所述每个激光模块的理想图像中心点像素坐标之间的像素偏差，得到：

x方向距离偏差：dx＝960-800，

y方向距离偏差：dy＝540-600；

其中距离偏差有正负之分，当dx为正，说明当前激光模块相对于可移动装置，例如，ROV中心线，向左侧偏离，当dx为负值，说明当前激光模块相对于可移动装置，例如，ROV中心线，向右侧偏离。当dy为正时，说明当前激光模块相对于理想图像中心点，向上方偏离，当dy为负时，说明当前激光模块相对于理想图像中心点向下方偏离。

4)根据前面的空间距离标定结果，将像素偏差转换为实际的距离偏差，从而可以得到x、y方向的实际的偏差距离Dx、Dy。

5)根据机械设计尺寸，得到激光模块的设计安装位置坐标，也就是，相对于可移动装置，例如ROV的平面坐标。

例如，如图3所示，激光模块1的设计安装位置坐标为(0,76.56)而激光模块2的设计安装位置坐标(0,-152.5，其中X轴和Y轴的交点为可移动装置的中心点，而Y轴为可移动装置的中心线。

6)根据步骤4)得到的偏差距离，可以得到每个激光模块的实际位置坐标。

如图4所示，假设模块1偏差距离为(Dxa,Dya),模块2偏差距离为(Dxb,Dyb)其中，模块1，X方向偏移Dxa>0；Y方向偏移Dya<0；模块2，X方向偏移Dxb<0；Y方向偏移Dya<0，则：激光模块1的实际位置坐标为(Dxa,76.56+Dya)；而激光模块2的实际位置坐标为(Dxb,-152.5+Dyb)。

7)完成每个激光模块的位置标定后，在进行测量工作时，识别焊缝中心点坐标，前后两个激光器模块发射激光，采集图像，根据图像处理技术得到待测量区域中心点图像坐标，例如焊缝中心点的图像坐标，例如，对于一个激光模块，得到待测量区域中心点图像坐标为(1100,800),然后计算其与对应的激光模块的图像中心点像素坐标之间的像素偏差。

例如，x方向的像素偏差为：dx＝800-1100，y方向的像素偏差为dy＝600-800。

其中像素偏差有正负之分，当dx为正，说明当前激光模块相对于激光模块的图像中心点，向左侧偏离，当dx为负值，说明当前激光模块相对于激光模块的图像中心点，向右侧偏离。当dy为正时，说明当前激光模块相对于激光模块的图像中心点，向上方偏离，当dy为负时，说明当前激光模块相对于激光模块的图像中心点，向下方偏离。

然后，根据前面的空间距离标定结果得到待测量区域中心点偏差距离偏差距离，也就是，x、y方向的偏差距离DX、DY。

8)根据偏差距离DX、DY得到待测量区域中心点位置坐标(在可移动装置，例如ROV坐标系中)

例如，假设模块1测量的待测量区域中心点偏差距离为(DXa,DYa),模块2测量的待测量区域中心点偏差距离为(DXb,DYb)。

模块1测量的待测量区域中心点，X方向偏移DxX>0；Y方向偏移DYa<0；模块2测量待测量区域中心点，X方向偏移DXb<0；Y方向偏移DYa<0，则：参见图5，能够模块1和模块2标识的是每个激光模块的实际位置坐标，而焊缝坐标标识的是每个激光模块得到的待测量区域中心点位置坐标，每个激光模块得到的待测量区域中心点位置坐标分别为：

激光模块1得到的待测量区域中心点位置坐标(Dxa+DXa,76.56+Dya+DYa)；激光模块2得到的待测量区域中心点位置坐标(Dxb+DXb,-152.5+Dyb+DYb)。

这样，通过以上步骤确定了每个激光模块对应的待测量区域中心点位置坐标，将每个待测量区域中心点的位置坐标中与ROV中心线垂直的位置坐标，例如，X坐标作为偏移距离，通过将两个激光模块得到的待测量区域中心点连线而计算该连线与ROV中心线的夹角而得到偏移距离，例如，图5中L1为两个激光模块对应的待测量区域中心点连线，L1与Y轴的夹角θ为偏移角度。

在本公开的实施例中，通过在可移动装置前后设置至少两个激光模块，通过进行每个激光模块的空间距离标定而得到拍摄得到的像素尺寸和实际尺寸的关系，在进行激光模块的位置标定时，在激光模块中预先设定一个标准的坐标系，通过激光模块测量图像中心点图像坐标，并将其图像中心点坐标通过标定转换为相对于可移动装置中心点，例如ROV中心点，空间坐标，也就是实际位置坐标，后续进行测量，利用至少两个激光模块对待测量区域，例如，焊缝进行实际测量，利用计算机处理得到的激光测量数据而得到待测量区域中心点图像坐标，利用空间距离标定结果、激光模块的实际位置标定结果而得到每个激光模块对应的待测量区域中心点相对于可移动装置，例如ROV中心线的偏移距离，确定激光模块对应的待测量区域中心点相对于可移动装置，例如ROV中心线的偏移角度。通过上述技术方案，本发明实现了对焊缝位置的高精度定位，为焊缝检测工作提供了可靠的定位支持。

进一步地，通过两个激光模块的相互配合，本公开实施例的激光测量系统以及激光测量方法能够实现以下效果:

1)提高测量精度：通过前后两个激光模块分别测量焊缝中心点的图像坐标，可以减小误差并提高测量的精度。由于两个激光模块分别位于ROV的前后位置，可以通过两个不同角度的观察来获取更多的测量数据，从而减小测量误差。

2)增强测量稳定性：由于激光模块位于ROV的前后位置，可以减小水流、水压等水下环境因素对测量的干扰。通过对比前后两个激光模块的测量结果，可以减小环境干扰对测量结果的影响，提高测量的稳定性。

3)扩大测量范围：通过前后两个激光模块的布置，可以覆盖更大的测量范围。当焊缝较长或具有复杂形状时，使用多个激光模块可以实现全面的测量，避免了单一激光模块可能存在的测量盲区或限制。

4)提高实时性和效率：由于前后两个激光模块同时工作，可以实现并行测量，从而提高测量的实时性和效率。这意味着焊缝中心点的测量结果可以更快速地获取和处理，有助于实时监控和控制焊缝的质量。

总的来说，履带型ROV前后各安装一个激光模块相对于单一激光模块具有更高的测量精度、测量稳定性，扩大了测量范围，并提高了测量的实时性和效率。这样的布置方案能够更好地适应各种复杂水下环境中的焊缝测量需求。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种激光测量系统，包括：

可移动装置；

至少两个激光模块，分别设置在所述可移动装置的前部和后部，

控制装置，构造为与所述至少两个激光模块和所述可移动装置信号连接，以接受所述至少两个激光模块的测量数据且根据所述测量数据控制所述可移动装置。

2.根据权利要求1所述的激光测量装置，其中所述至少两个激光模块的每个包括：

激光器，被控制为朝向待测量物体发射激光线，所述激光线与所述待测量物体的待测量区域垂直；

拍摄装置，构造为拍摄所述待测量区域与所述激光线的交点的图像，且构造为处理所述交点的图像以得到待测量区域中心点图像坐标，将所述待测量区域中心点图像坐标传输给所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的激光测量装置，其中所述控制装置构造为接受每个拍摄装置得到的所述待测量区域中心点图像坐标、利用所述待测量区域中心点图像坐标以及激光模块位置标定时获得的每个激光模块的图像中心点像素坐标，计算每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；

利用所述待测量区域中心点像素偏差以及对应的激光模块进行空间距离标定时得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式，计算得到每个激光模块对应的待测量区域中心点偏差距离。

4.根据权利要求3所述的激光测量装置，其中所述控制装置还构造为根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

5.根据权利要求4所述的激光测量装置，其中所述控制装置还构造为在定位和跟踪所述待测量区域时判断所述偏移距离是否超过距离阈值和/或所述偏移角度是否超过角度阈值，当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置调整所述可移动装置继续进行所述待测量区域的跟踪定位。

6.根据权利要求5所述的激光测量装置，其中所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标。

7.根据权利要求6所述的激光测量装置，其中所述控制装置还构造为在所述激光模块位置标定时根据每个所述激光模块提供的拍摄装置获得的激光线与可移动装置中心线的交点图像得到所述图像中心点像素坐标包括：

所述控制装置根据每个激光模块提供的多个交点图像进行计算得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

8.一种激光测量方法，采用如权利要求1-7中任一项所述的激光测量系统，所述激光测量方法包括：

S1、对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定；

S2、将至少两个激光模块组装到所述可移动装置，且对装设有所述至少两个激光模块的所述可移动装置中的每个激光模块进行位置标定，以得到每个激光模块的实际位置坐标；

S3、利用每个所述激光模块对待测量装置的待测量区域进行测量，利用测量结果得到每个激光模块对应的待测量区域中心点位置坐标；

S4、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点位置坐标以及所述每个激光模块的实际位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域，其中所述偏移距离为在垂直于所述可移动装置中心线方向上的偏移距离，所述偏移角度为所述每个激光模块对应的所述待测量区域中心点的连线相对于所述中心线的夹角。

9.根据权利要求8所述的激光测量方法，其中所述步骤S1，对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定包括：

S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，以得到每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；

S12、整理以上得到的数据，以得到当激光线的长度为一确定长度时的两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；

S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式；以及

S14、校准和修正所述关系多项式。

10.根据权利要求8所述的激光测量方法，其中所述步骤S1，对至少两个激光模块中的每个激光模块进行空间距离标定包括：

S11、利用每个所述激光模块进行测量且采集数据，改变所述激光模块的所述激光器发射的激光线的长度，得到不同激光线长度下每个激光模块发射的激光线在距激光模块不同距离处的图像，根据所述图像得到不同距离处激光线的像素尺寸；

S12、整理以上得到的数据，在不同激光线长度下得到两组数据，一组数据为所采集的图像距所述激光模块的距离，另一组数据为所采集的图像的像素尺寸；

S13、对以上所述数据进行数据拟合得到距激光模块的距离、图像的像素尺寸以及激光线长度之间的关系多项式；

S14、校准和修正所述关系多项式。

11.根据权利要求8所述的激光测量方法，其中所述步骤S2包括：

步骤S21、根据可移动装置的机械设计图纸尺寸，得到可移动装置的底盘平面的尺寸大小；

步骤S22、将得到的尺寸大小精准地绘制在平板上，并在平板上绘制中心线以及中心点；

步骤S23、将可移动装置按照绘制的大小和方向，放置在平板上，调整位置使可移动装置精准、紧密地放置在平板上；

步骤S24、向所述可移动装置提供电力，打开所述至少两个激光模块中每个，使得所述激光模块的所述激光器发射激光线，将所述激光线照射在所述平板的中心线上，利用所述至少两个激光模块的每个的所述拍摄装置分别拍摄得到所述激光线与所述平板的中心线的交点的图像，且利用该交点的图像得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标；

S25、对于每个激光模块得到多个所述图像中心点像素坐标，处理所述多个图像中心点像素坐标得到平均值，以得到每个激光模块对应的图像中心点像素坐标。

12.根据权利要求11所述的激光测量方法，其中所述步骤S2还包括：

步骤S26、根据所述步骤S25获得的每个所述激光模块对应的图像中心点像素坐标与所述每个激光模块的理想图像中心点像素坐标,计算得到图像中心点像素偏差；

步骤S27、测量得到激光模块距所述平板的距离，根据在所述空间距离标定中得到的距激光模块的距离、像素尺寸和激光线长度之间的关系多项式利用每个所述激光模块对应的图像中心点像素偏差得到每个激光模块的图像中心点偏差距离；

步骤S28、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标以及所述图像中心点偏差距离得到每个所述激光模块的实际位置坐标，以完成所述至少两个激光模块中每个的位置标定。

13.根据权利要求11所述的激光测量方法，其中所述步骤S3包括：

步骤S31、将装设有至少两个激光模块的可移动装置设置在待测量物体的待测量区域处；

步骤S32、利用至少两个激光模块中每个对所述待测量区域进行测量，利用激光模块中的拍摄装置拍摄激光线和待测量区域中心线交点的图像，利用该交点的图像得到每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标；

步骤S33、计算每个所述激光模块对应的待测量区域中心点图像坐标与所述激光模块位置标定时的每个激光模块对应的图像中心点像素坐标的差值而得到每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差；

步骤S34、利用每个激光模块对应的待测量区域中心点像素偏差以及通过所述空间距离标定得到的激光线长度、图像的像素尺寸和图像距所述激光模块的距离的关系多项式得到所述待测量区域中心点偏差距离；

步骤S35、根据每个所述激光模块的设计安装位置坐标、所述待测量区域中心点偏差距离、每个激光模块的实际位置坐标得到待测量区域中心点位置坐标，且根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度，以定位且跟踪所述待测量区域。

14.根据权利要求13所述的激光测量方法，其中根据全部所述激光模块对应的所述待测量区域中心点位置坐标得到每个所述待测量区域中心点相对于所述可移动装置中心线的偏移距离和偏移角度包括：

将每个所述激光模块对应的待测量中心点的在垂直于所述中心线方向上的坐标作为所述偏移距离；

将多个所述激光模块对应的待测量中心点连接形成连线，确定该连线相对于所述可移动位置中心线的夹角。

15.根据权利要求14所述的激光测量方法，还包括：

步骤S5：当所述偏移距离超过距离阈值和/或所述偏移角度超过角度阈值时，所述控制装置控制所述可移动装置移动来调整所述可移动装置的位置重复进行步骤S3和S4。