CN1224824C - 自校准、多相机机器视觉测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对含有一个以上相机的机器视觉测量系统进行校准的装置和方法。第一校准目标被按照与机器视觉测量系统中的第一相机的固定关系安装。第三相机被按照与机器视觉测量系统中的第二相机的固定关系安装。第二和第三校准目标被按照相互固定的关系安装，并且可被第一相机和第三相机观察到。数据处理器被编程为能够根据第二校准目标相对于第三校准目标的位置，并且根据第一相机相对于第三相机的位置，计算出第一相机和第二相机的校准。这种装置和方法提供了一种技术手段，用以对测量系统中所使用的两个或两个以上的相机的位置进行连续测量，并且利用这种测量对系统进行校准。如果相机之间相互发生移动，则它们各自的位置将被重新计算，并且用于以后的测量中。这种装置和方法能够使机器视觉测量系统在安装时不进行现场校准的情况下得到使用。

Description

自校准、多相机机器视觉测量系统

技术领域

本发明一般涉及含有一个以上相机的校准机器视觉测量系统，特别涉及用于为机动车车轮提供计算机辅助的自动自校准、三维车轮定位器(aligner)的装置和方法。

背景技术

含有一个以上相机的机器视觉测量系统已经在很多地方得到应用。例如，可以利用一种计算机辅助的三维(3D)机器视觉定位装置以及相关的定位方法，对定位架上的机动车车轮进行定位。在名称为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,724,743以及名称为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,535,522中描述出了多个在机动车3D定位中十分有用的方法和装置的例子。这些参考文献中所描述的装置有时被称为“3D定位器”或“定位器”。

为了确定机动车车轮的定位，这些3D定位器利用相机来观察一些附着在车轮上的目标。在定位器初始安装到工作点上之后，通常需要对这些定位器进行校准处理。为了精确地确定出位于机动车一侧的车轮与另一侧车轮之间的位置，定位器必须知道一个相机相对于另一个相机的位置。根据一种校准方法，一个大的目标被放置在相机的视野内，它通常沿着定位架的中心线放置，并且远离相机。从各个相机获取的信息随后被用来确定相机的相对位置和方向。由于各个相机都指出了目标相对于自身的位置，而且由于各个相机观察的都是同一个目标，所以系统就可以计算出各个相机相对于其它相机的位置和方向。这种方法被称为相对相机位置(RCP)校准法。

上述校准法允许对从车轮一侧获得的结果与另一侧的结果进行比较。这样，通过牢固地安装两个相对放置的相机并执行RCP校准法，系统就可以据此从轮子的一侧相对于轮子的另一侧对轮子进行定位。RCP转换功能被用于将一个相机的座标系统转换成另一个相机的座标系统，从而使一个相机所观察的目标能够被直接与另一个相机所观察的目标联系起来。在名为“用于对机动车车轮定位中所使用的相机进行校准的方法和装置”的美国专利No.5,809,658(由Jackson et al.在1998年9月22日提出)中公开了一种用于执行RCP的技术方案。

虽然RCP校准是精确的，但它需要有特殊的夹具和经过训练的人员来执行操纵。因此，有必要使定位器的校准过程更加容易、更加简单。

另外，即使在校准执行完毕之后，定位器也可能因时间的流逝而失去校准。在上述参考文献所公开的定位器中，相机被安装在一个设计成具有最小校准损失的横梁上。但是，如果相机受到震动或被卸下，或者如果横梁自身发生弯曲，则定位器将会失去校准。定位器不能测量出其自身的校准损失。在技术人员进行校准检查和全面校准之前，校准的损失一般也不会受到检查。在技术人员认识到定位器偏离校准之前可能已经过了很长一段时间。

另外，所述横梁体积大，价格贵，并且会阻碍汽车进入和离开定位架。可以采用“让汽车驶过”的定位方案来解决这个问题，在这种方案中，汽车被驾驶前往一服务工具，在其中得到定位，并且驶出该服务工具。这可以使其它机动车在受到服务的车辆之后排队等候，从而提高定位服务的速度和效率。在一种“让汽车驶过”的定位方案中有一个坚硬的横梁，当各个汽车驶过时，它需要将相机横梁升出路面。此举浪费时间、成本高而且很笨拙。

从上述内容中可以明显看出，在本领域中需要有一种能够为含有一个以上相机的机器视觉系统提供自动的自校准装置和方法。

对定位器还有一个需要，即，可在无需在安装点上进行校准的情况下将其安装在一个定位服务工具上，由此就消除了额外的硬件以及培训工作人员的需要。

对定位器还还有一个需要，即，如果其相机受到震动或被卸下，或者横梁发生弯曲，它能够自动地对其自身进行再校准。

对定位器还还有一个需要，即，当技术人员发现定位器不能正常测量时，或者当技术人员怀疑定位器各个相机的相对位置发生变化时，它能够被快速地进行再校准。

使3D定位器不需要一个坚固的安装横梁以进行操作也是十分有益的，因为这样可以使“让汽车驶过”的定位工作无需升起横梁和相机。

发明内容

本发明的各个实施例实现了上述各种需要和目标以及其它需求，通过以下的说明可以使其更加清楚。从一个方面讲，本发明包括一种用于对机器测量系统进行校准的装置。在一个实施例中，这种含有第一相机和第二相机的机器测量系统包括：第一校准目标，它按照与所述机器视觉测量系统的第一相机的一个预定关系安装；第三相机，它按照与所述机器视觉测量系统的第二相机的一个预定关系安装。校准目标可从所述第三相机中观察到。还有一个数据处理器，它被设置成能够根据第一校准目标与所述第三相机的相对位置、第一校准目标和第一测量设备的预定关系以及第二测量设备和第三测量设备的预定关系，而计算出所述机器测量系统的相对相机位置值；其中，所述相对相机位置值表示所述第一相机与所述第二相机之间的相对位置。这种校准能够被经常进行，例如，每当第一和第二相机对感兴趣的目标(如轮子目标)进行测量时。

根据本发明的另一方面，提供一种测量装置，包括：多个处于测量状态的设备；以及多个用于测量所述多个设备的相对位置的装置；其中，用于测量多个设备中的第一个设备相对于多个设备中的第二个设备的位置的装置包括：安装在所述第一个设备附近的校准设备，它与所述第一个设备的相对位置被预先确定；安装在所述第二个设备附近的校准目标，它与所述第二个设备的相对位置被预先确定；其中校准设备测量校准设备相对于校准目标的位置；用于测量所述校准设备与所述校准目标的相对位置的装置；以及用于根据以下内容对所述第一个设备与所述第二个设备的相对位置进行测量的装置：

(1)所述校准设备与所述第一个设备的相对位置；

(2)所述校准目标与所述第二个设备的相对位置；

(3)所述校准设备与所述校准目标的相对位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于对含有第一测量设备和第二测量设备的机器测量系统进行校准的方法，该方法包括以下步骤：按照与所述机器测量系统的第一测量设备的预定关系安装第一校准目标；按照与所述机器测量系统的第二测量设备的预定关系安装第三测量设备；以及根据所述第一校准目标与第三测量设备的相对位置、第一校准目标和第一测量设备的预定关系以及第二测量设备和第三测量设备的预定关系，计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值，该值代表了所述第一测量设备相对于所述第二测量设备的位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于测量多个设备的相对位置的方法，该方法包括以下步骤：相对于多个设备中的第二个设备放置多个设备中的第一个设备，在所述第一个设备附近安装校准设备，所述校准设备与所述第一个设备的相对位置被预先确定；在所述第二个设备附近安装校准目标，所述校准目标与所述第二个设备的相对位置被预先确定；使用校准设备测量所述校准设备相对于所述校准目标的位置；根据以下相对位置确定所述第一个设备相对于所述第二个设备的位置：所述校准设备与所述第一个设备的相对位置；所述校准目标与所述第二个设备的相对位置；所述校准设备与所述校准目标的相对位置。

附图说明

本发明通过以下附图中的例子得到说明，但它们不构成对本发明的限制。在这些附图中，相同的参考标记代表了类似的组成单元。

图1是3D机动车定位系统的俯视示意图；

图2是定位系统的直立单元的视图；

图3A示出了可在一种用于对定位相机和校准相机进行测量和校准的方法中的测量相对目标位置步骤中使用的装置；

图3B是由相机所观察到的图像；

图3C示出了可在一种用于对定位相机和校准相机进行测量和校准的方法中的测量相对相机位置步骤中使用的装置；

图3D是由定位相机和校准相机所观察到的图像；

图4A示出了可在一种用于对定位相机与校准目标的相对位置进行测量和校准的方法中使用的装置；

图4B是由图4A所示装置中的设置相机所观察到的图像；

图4C是由图4A所示装置中的定位相机所观察到的图像；

图5A是由图1所示装置中的第一定位相机所观察到的两个轮子上目标的图像；

图5B是由图1所示装置中的校准相机在校准期间所观察到的图像；

图5C是由图1所示装置中的第二定位相机所观察到的两个轮子上目标的图像；

图6A的流程图示出了对含有两个相机的相机模块进行校准的过程；

图6B的流程图示出了对含有一个相机和一个校准目标的相机模块进行校准的过程；

图6C的流程图示出了包括在定位期间执行相机校准在内的定位过程；

图7示出了可以采用一个实施例的一种计算机系统的框图；

图8是相机与座标系统的几何关系简图，此关系为对上述系统中所使用的数值进行基于计算机的数学计算提供了基础。

具体实施方式

下面描述一种用于对含有一个以上相机的机器视觉测量系统进行自动校准的方法和装置。在以下的文字说明中，为了便于解释，有多种特定的细节被提出用以使本发明得到通透的理解。但是，对所属领域的技术人员来说，可以明显看出，本发明可以在不需要这些特定细节的情况下得到应用。在其它情况下，以框图的形式示出了公知的结构和设备，以避免对本发明的理解产生不必要的阻碍。

结构概述

图1是计算机辅助的3D机动车车轮定位系统中的某些单元(“定位器”)的俯视示意图。它一般包括一个左侧相机模块2和一个右侧相机模块4，它们被用于对机动车的车轮进行准直定位。这样一种定位器是含有一个以上相机的机器视觉测量系统的一个例子。但是，本发明并不仅限于文中所述的机动车车轮定位器；它可以被同样应用到任何含有一个以上相机的机器视觉测量系统或者任何含有一个以上测量设备的机器测量系统当中。另外，术语“左侧”和“右侧”的使用是为了方便说明，它们并不意味着需将某特定单元放置在特定的位置或者某单元相对于另一个单元的关系。任何标记为“左侧”的单元也可被放置在“右侧”位置上，反过来也如此。

箭头30示意性地代表了一个进行定位的机动车。此机动车包括左前轮和右前轮22L、22R以及左后轮和右后轮24L、24R。定位目标80a、80b、80c和80d被分别固定在各个轮子22L、22R、24L、24R上。各定位目标通常含有一个图板82以及一个固定机构88，图板中印有目标信息，固定机构则用于将目标固定在轮子上。

左侧相机模块2含有一个左侧定位相机10L以及一个校准相机20。左侧定位相机10L面对机动车并且沿着轴42观察左侧目标80a，80b。左侧定位相机10L可以起到名为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,724,743以及名称为“用于确定机动车车轮定位的方法和装置”的美国专利No.5,535,522中所述定位器内的一个定位相机的作用。相机10L被牢固地安装在左侧刚性支座12上。

校准相机20面对右侧相机模块4并且沿着轴46观察校准目标16校准相机20也牢固地附着在支座12上。在一个实施例中，轴42和轴46对着呈90度角；但是，这个特殊的角度关系不是要求的或必须的。

在本示范性实施例中，校准相机20被描述为形成了左侧相机模块2的一部分。但是，校准相机20也可被设置成右侧相机模块4的一部分，在这种情况下，从图中看，它将是左向面对左侧相机模块2。

右侧相机模块4含有一个右侧相机10R，它面对机动车并且起到3D定位系统中的第二定位相机的作用。右侧相机10R被固定在一个刚性相机支座14上。校准目标被牢固地附着在相机支座14中能够使校准相机20沿轴46观察到的位置上。

校准相机20和左侧相机10L被固定在预先确定的已知位置上。类似地，和右侧相机10R和校准目标16也被固定在预先确定的已知位置上。这样就可以获知校准相机与左侧相机10L的相对位置，也可获知左侧相机10R与校准目标16的相对位置。通过使用精密的相机安装硬件，就可以获得包含在左侧相机模块中的两个相机的相对位置。另一种方案是由厂家对两个相机的位置进行校准并保存校准数据以供将来使用。

将左侧相机10L和校准相机20固定在左侧支座12上时需要保持稳定，从而避免引入校准误差，因为如果相机相对支座发生移动，就会产生所述误差。类似地，将右侧相机10R和校准目标16固定在支座14上时也需要保持稳定。

为了照亮校准目标16和轮子上的目标80a-80d，左侧相机模块2和右侧相机模块4还应包括光源62、64和66。在一个实施例中，第一光源62与轴46正交对准，用以使光沿着该轴照亮校准目标16；第二光源64与轴42正交对准，用以使光沿着该轴照亮左侧轮子上的目标80a和80b；第三光源66与轴44正交对准，用以使光沿着该轴照亮右侧轮子上的目标80c和80d。在一个实施例中，各光源62、64和66都含有一个电路板或其它衬底，在其上安装有多个面对照明方向的发光二极管(LED)。当然，也可以使用其它光源。

图2示出了一个可选的实施例，在该实施例中，定位系统包括一个左侧直立部分52和一个右侧直立部分54。每个所述直立部分可以含有一个刚性柱，它被附着在一个定位架上或者是服务工具的地板上。左侧定位相机10L和校准相机20被固定在左侧直立部分52之内，直立部分52作为一个保护外壳和刚性支座。相机可以通过直立部分52中的适当小孔或窗口观察到正在进行定位的车辆以及校准目标16。右侧定位相机10R被安装和包围在右侧直立部分54之内，并且相机10R可以通过直立部分54中的适当小孔或窗口观察到车辆。

校准目标16可被附着在直立部分54外表面上能够使校准相机20观察到的位置上。作为选择，校准目标16也可被附着在直立部分54之内，并且可通过直立部分54中的适当小孔或窗口被校准相机20观察到。

光源62、64和66可被附着在直立部分52和54的外表面上。

-校准第一相机模块(第一和第三相机)的概述

在使用定位器之前，必须先确定各个相机模块或组件(一套组件含有第一和第三相机，第二组含有第二相机和校准目标)的组成部分的相对位置。

如果刚性支座12被制造成具有很小的公差(例如，0.01”和0.01°)，则左侧相机10L与校准相机20的相对位置是已知的，并且没有必要对两个相机的相对位置进行校准。它们的相对位置是已知的，则所有其组件的相对位置也是已知的。但是，作为一种降低成本的方法，也可对各组件中的各相机或目标的相对位置进行校准和测量。

图6A的流程图示出了对含有两个以上相机的机器视觉测量系统的第一相机模块进行校准的过程。

一般来说，在一个实施例中，左侧相机模块10L的校准涉及到放置两个目标的过程，这些目标被牢固地彼此安装在其中一个相机的观察视野中。该相机可以是三个相机中任何一个，或者为了便于进行设定，它也可是任何一个其它相机。计算机算出两个目标的相对位置(RTP)。然后，移动目标，以使第一个相机看到一个目标，而第三相机看到第二个目标。对目标位置的测量结果被计算出来。根据RTP和刚才计算出来的目标位置，就可以计算出第一相机和第三相机的位置。

以下将参考图3A、图3B、图3C、图3D和图6A对这个用于校准定位相机与校准相机的相对位置的子过程进行说明。

在方框602中，设置含有第一相机和校准相机的左侧相机模块。在方框604中，在左侧相机的视野内设置目标。例如，图3A中示出了可在一种用于对左侧定位相机10L和校准相机20进行测量和校准的方法中使用的装置。目标组件70含有两个目标72、74，它们被牢固地固定在一个框架76中。该目标组件沿着轴42被放置在左侧定位相机10L的视野内，从而使相机10L能够看见两个目标72和74。在这种结构中，相机10L中所看见的目标72和74近似地具有如图3B所示的结构。图像90由相机10L产生，它包括目标72和74的目标图像92。

在方框606中，相对目标位置值被计算出来。例如，利用已知的机器视觉技术，根据适当软件编程的数据处理器可以接收到图像90，并且根据目标图像92测出各个目标72、74的位置。然后，该数据处理器可以对各个目标72、74计算出相对目标位置(RTP)值。

在方框608中，通过对目标进行设置以使一个目标处于第一相机的视野中、另一个目标处于校准相机的视野中。例如，参考图3C，目标组件被移动，从而使目标72、74分别被左侧定位相机10L和校准相机20观察到。目标框架的移动可以由进行校准的技术人员手动执行，或者可以利用一个机动化装置执行。在这个位置中，左侧定位相机10L所形成的图像类似于图3D中所示的图像90。图像90包含有一个目标图像94，它表示由相机10L所看到的目标72的图象。如方框610所示，计算出当前目标位置值。例如，可以利用机器视觉图像分析技术计算出各个目标72、74相对于各个相机的位置值。

然后，第一相机相对于校准相机的位置被计算出来，如方框612所示。例如，根据RTP值和目标位置值，可以计算出表示左侧定位相机10L相对于校准相机20的相对相机位置的数值(“RCP左侧模块数值”)。

-校准第二相机模块(第二相机和校准目标)的概述

以下将参考图6B的流程图对含有相机和目标的组件或模块的校准过程进行说明。如方框613所示，右侧相机模块10R被首先设置。右侧相机模块10R可被制造成具有很小公差，但是为了降低成本，也可以采用涉及到测量相对位置的校准方案。一般来说，如图4A、图4B和图4C所示，一个基准线目标被放置在第二相机的视野中。另一个相机(“设置相机”)则被放置在能够同时看到校准目标和基准线目标的位置上。设置相机与计算机一起测量出两个目标的RTP。第二相机测出基准线目标的位置，计算机根据RTP值确定出校准目标相对于第二相机的位置。

图4A中示出了可在一种用于对右侧相机10R相对于校准目标16的位置进行测量和校准的方法中使用的装置。该装置可在当右侧相机与校准目标的相对位置不能被预先知道的情况下使用。在一个实施例中，图4A中的装置被建立作为定位器的厂家校准过程的一部分。

如方框614所示，可将设置相机和附加目标(“基准线目标”)放置在适当的位置上。基准线目标104被放置在右侧相机模块4的前方以使右侧定位相机10R能够看见它。附加相机(设置相机100)被放置在右侧相机模块4的侧面，并使它能够同时观察到基准线目标104和校准目标16。

如方框616所示，利用设置相机所观察到的图像，并根据基准线目标和校准目标的位置计算出相对目标位置值。例如，图4B中示出了由上述结构中的设置相机100看到的图像106。图像106包括校准目标的第一图像16’和基准线目标104的第二图像104’。通过将这个图像输入机器视觉处理系统，就可利用设置相机100测量出基准线目标104和校准目标16的位置。这些测量结果产生了基准线目标104与校准目标16的相对目标位置值(“RTP设置值”)。

在方框617中，获得基准线目标与第二相机的相对位置。如方框618所示，根据相对目标位置值和基准线目标与第二相机的相对位置，计算出相对相机目标位置值。

例如，图4C中示出了由上述结构中的右侧定位相机10R看到的图像108。图像108包括基准线目标104的第二图像104”。通过将图像108输入机器视觉处理系统，就测量出基准线目标104相对于右侧定位相机10R的位置。利用表示基准线目标104与右侧定位相机10R的相对位置的数值以及所述RTP设置值，就可计算出相对相机目标位置值(RCTP)。此RCTP值表示右侧定位相机10R与右侧校准目标16的关系。

此时，左侧定位相机10L与校准相机20的相对位置以RCP左侧模块值的形式被获知。另外，右侧定位相机10R与校准目标16的相对位置也以RCTP值的形式被获知。由于左侧定位相机10L相对于校准相机20被牢固地固定，而右侧定位相机10R也相对于校准目标16被牢固地固定，所有它们之间的相对位置不会改变。在一个实施例中，上述步骤在制造该定位系统的厂家处被正常进行。因此该定位系统在厂家处得到了校准，如方框620所示。

-使用已在厂家处得到校准的系统

可以利用已在厂家处得到校准的系统进行校准。如图1所示，相机模块2和4已被放置在待被定位的车辆的前方。左侧相机模块2被定向为使左侧定位相机10L能够观察到车辆的左侧，并使校准相机20能够观察到右侧相机模块4的校准目标16。右侧相机模块4已被放置成使右侧定位相机10R能够观察到车辆的右侧，并且使校准目标16能够被校准相机20观察到，如图1所示。

图5A是定位操作进行时由上述结构中的左侧定位相机10L观察的图像110。图像110包括定位目标的图像80a和80b，这些定位目标位于受到定位的车轮的左侧轮子之上。

图5B是由上述结构中的校准相机20观察到的图像112。图像112包括校准目标16的图像16”。

图5C是由右侧定位相机10R观察到的图像114。图像114包括定位目标的图像80c和80d，这些定位目标位于受到定位的车轮的右侧轮子之上。

图6C的流程图示出了在机动车定位操作期间进行相机校准的过程，其中，在一个实施例中，所述校准过程是在一个工作点上进行的。在方框629中，含有第一相机、第二相机、校准相机以及校准目标的定位器被安装上述内容进行设置。在方框630中，机动车车轮的定位操作或过程开始。方框630可以包括将车轮移动至定位架、在车辆的轮子上贴上车轮目标、对定位器进行初始化、以及利用定位器相机对车轮目标进行观察。

在方框632中，校准相机测量出校准目标相对于校准相机的位置和方向。例如，当安装定位器时、在其使用的周期性间隔上或者在机动车辆的定位期间，校准相机20可以测出校准目标16相对于校准相机的位置和方向

在方框634中，一般从存储器中获得RCP值和RCTP值。在一个实施例中，这些数值按照上述内容被计算出来并被保存在存储器中。根据这些数值(RCP左侧模块值，RCTP右侧模块值，以及校准目标位置)，就可计算出表示左侧定位相机10L与右侧定位相机10R之间相对位置的数值，如方框636所示。这些数值代表了定位器的相对相机位置(RCP)。然后，定位器可以面对车辆并开始测量车辆的定位，如方框638所示。

当计算机执行定位器的其它常规功能时，校准过程可以在一个“后台”模式或者后台处理器中得到执行。

RCP值的计算可以在车辆定位测量之前、期间或之后的任何时间上得到执行。例如，RCP值的计算可以每隔几秒、每天一次、在工作日的开始和结束时等等，用以提供所需的精确定位测量。

-变化

在一个可选的实施例中，在定位器被放置在服务场地环境或服务商店之前，可以在不对左侧相机模块2中的校准相机20与左侧定位相机10L的相对位置进行测量、或者不对厂家中的相机模块4的相机与目标位置进行测量的情况下使用上述装置和过程。在这个可供选择的方案中，标准场校准将通过利用上述专利文献中的RCP方法而被执行，用以计算第一和第二相机的RCP或者执行等价的过程。之后，校准相机20测出校准目标16的位置。校准相机20周期性地观察校准目标16并测量其相对位置。如果测量结果表明校准相机20与校准目标16的相对位置发生了变化，则左侧相机模块2相对于右侧相机模块4发生移动。所述变化量可被用于重新计算和更新定位器的RCP值。

在另一个可选的实施例中，为了进一步简化处理过程，在定位器的RCP值被计算出来之后，校准相机20与校准目标16的相对位置得到测量。此测量结果被周期性地与校准相机20和校准目标16的相对位置的初始测量结果进行比较，比较过程在安装定位器时被完成。如果两个测量结果有差异，并且超过了预定的容限，则定位器将通知操作员：此定位器已偏离校准。作为响应，操作员或技术人员可以(例如利用RCP方法)重新进行校准。

在另外一个可选的实施例中，定位器配有两个(2)以上的定位相机模块。对各个附加的定位相机模块来说，此装置包括一个附加校准相机以及校准目标。各个附加定位相机模块根据带有用于校准附加模块的附加处理步骤的上述过程得到校准。假如在每个附加模块中的各个相机被相对于其相应的校准目标而牢固安装，整个装置可以得到自动校准。

在另外一个实施例中，校准相机和校准目标被安装在不同的测量模块中。这种结构可以与一种无接触定位器使用，此定位器利用一个或多个激光系统来确定轮子是否成一条直线。

另外，这里所述的过程也可被应用在其中利用相机以外的其它单元来执行校准相机20功能的实施例当中。摄像机可在一个实施例中被使用，但它不是必需的，任何合适的图像捕捉设备或其它常规的测量设备都可被使用。例如，重力计和绳带测量仪(string gauge)可被用于检测一个或多个定位相机10L、10R相对于另一个相机或固定点的移动。另外，也可以在一个相机模块上附着一个LED光源，用以将光束照射到安装于相机模块对面的一个检测器上。该检测器确定出检测器表面上的最大光强点，并且如果该点随时间发生移动，则相机将被确定为发生移动，则RCP值将被更新，或者一个标记将被设定以表示系统已经偏离校准。

基于计算机的数学计算

图8是相机与座标系统之间的几何关系的简化视图，此关系为对上述系统中所使用的数值进行基于计算机的数学计算提供了基础。

在图8中，CSA(坐标系统A)确定了与第一定位相机有关的第一个三维坐标系统。CSB确定了与第二定位相机有关的第二个坐标系统。CSW确定了用于参考目的的左侧轮子坐标系统。CA是从CSW的原点指向CSA的原点的矢量。CB是从CSW的原点指向CSB的原点的矢量。P是空间中的一点。

PW是从CSW的原点指向P点的矢量。相对于CSW来说，PW的各个分量为：

PWx＝PW·x

PWy＝PW·y

PWz＝PW·z

PW＝(PWx*x)+(PWy*y)+(PWz*z)

其中，·代表一个点乘算符。

UA0、UA1和UA2是CSA的单位矢量，即，其x、y和z轴，相对于CSW来说，UA0的各个分量为：

UA0x＝UA0·x

UA0y＝UA0·y

UA0z＝UA0·z

UA1、UA2、UB0、UB1和UB2的各个分量也可按照类似的方式计算。

PA是从CSA的原点指向P点的矢量。相对于CSA来说，PA的各个分量为：

PA0＝PA·UA0

PA1＝PA·UA1

PA2＝PA·UA2

PA＝(PA0*UA0)+(PA1*UA1)+(PA2*UA2)

PB是从CSB的原点指向P点的矢量。相对于CSB来说，PB的各个分量为：

PB0＝PB·UA0

PB1＝PB·UA1

PB2＝PB·UA2

PB＝(PB0*UA0)+(PB1*UA1)+(PB2*UA2)

通过矢量加法，PW＝CA+PA＝CB+PB

PW＝CA+PA

PWx＝PW·x＝(CA+PA)·x＝CA·x+PA·x＝

＝((PA0*UA0)+(PA1*UA1)+(PA2*UA2))·x+CAx＝

＝(PA0*(UA0·x))+(PA1*(UA1·x))+(PA2*(UA2·x))+Cax＝

＝(PA0*UA0x)+(PA1*UA1x)+(PA2*UA2x)+CAx

因此

PWx＝(PA0*UA0x)+(PA1*UA1x)+(PA2*UA2x)+CAx

PWy＝(PA0*UA0y)+(PA1*UA1y)+(PA2*UA2x)+CAy

PWz＝(PA0*UA0z)+(PA1*UA1z)+(PA2*UA2z)+CAz

上述关系可以用表达为以下的矩阵形式：

$\left|\begin{array}{c}\mathrm{PWx}\\ \mathrm{PWy}\\ \mathrm{PWz}\\ 1\end{array}\right|=\left|\begin{array}{cccc}\mathrm{UA}0x& \mathrm{UAlx}& \mathrm{UA}2x& \mathrm{CAx}\\ \mathrm{UA}0y& \mathrm{UAly}& \mathrm{UA}2y& \mathrm{CAy}\\ \mathrm{UA}0z& \mathrm{UAlz}& \mathrm{UA}2z& \mathrm{CAz}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right|*\left|\begin{array}{c}\mathrm{PA}0\\ \mathrm{PA}1\\ \mathrm{PA}2\\ 1\end{array}\right|$

或者是，PW＝MWA*PA

因此，在一个实施例中，利用计算机存储器，一个4×4的MWA值的矩阵可被用于完整地描述相对于CSW的CSA。MWA的4矢量的前三列是相对于CSW的CSA的单位3矢量，其第四个分量的数值为0。MWA的后4个矢量是从CSW的原点(中心)指向CSA的原点的3个矢量，其第四个分量的数值为1。这些4矢量和4×4矩阵被称为“齐次座标”。

左上方的3×3矩阵是CSA涉及到CSW的旋转矩阵，最右一列是转换列。

给定相对于CSA的任何一点(即，CSA中的点座标，它是从CSA的原点指向相对于CSA的单位矢量的点的矢量的各个分量)，矩阵MWA表明了如何计算出CSW中同一点的座标，即，将PA(相对于CSA的座标矢量)与MWA相乘以获得PW(相对于CSW的座标矢量)。

得到以矩阵形式反映出来的数值之后，就可以利用矩阵学进行计算。具体来说，如果PW＝MWA*PA，则PA＝MWA^-1*PW。

通过上述定义，4×4矩阵MWA^-1完整地表征或描述出相对于CSA的CSW。如果用PW代替PA并用MWA^-1代替MWA，也可应用前面所述的内容。为了获得MWA^-1，可采用以下过程。

1.对左上方3×3矩阵进行转置

2.将从CSW的原点指向CSA的相对于CSW的矢量的最右边的列矢量(CAx，CAy，CAZ，1)替换为代表从CSA的原点指向CSW的原点的矢量的(-CA0，-CA1，-CA2，1)-后者处于从CSW的原点指向CSA的原点的相对于CSA的矢量CA的相反方向上：

CA0＝CA·UA0＝(CAx*UA0x)+(CAy*UA0y)+(CAz*UA0z)

CA1＝CA·UA1＝(CAx*UA1x)+(CAy*UA1y)+(CAz*UA1z)

CA2＝CA·UA2＝(CAx*UA2x)+(CAy*UA2y)+(CAz*UA2z)

并且

$\left|\begin{array}{c}\mathrm{CA}0\\ \mathrm{CA}1\\ \mathrm{CA}2\end{array}\right|=\left|\begin{array}{ccc}\mathrm{UA}0x& \mathrm{UA}0x& \mathrm{UA}0z\\ \mathrm{UA}1x& \mathrm{UA}1y& \mathrm{UA}1z\\ \mathrm{UA}2x& \mathrm{UA}2y& \mathrm{UA}2z\end{array}\right|*\left|\begin{array}{c}\mathrm{CAx}\\ \mathrm{CA}1\\ \mathrm{CA}2\end{array}\right|$

上述3×3矩阵是MWA的4×4矩阵中左上方3×3矩阵的转置矩阵，它变成MWA^-1的左上方3×3矩阵。这样：

${\mathrm{MWA}}^{-1}=\left|\begin{array}{ccccc}\mathrm{UA}0x& \mathrm{UA}0x& \mathrm{UA}0z& -& \mathrm{CA}0\\ \mathrm{UA}1x& \mathrm{UA}1y& \mathrm{UA}1z& -& \mathrm{CA}1\\ \mathrm{UA}2x& \mathrm{UA}2y& \mathrm{UA}2z& -& \mathrm{CA}2\\ 0& 0& 0& & 1\end{array}\right|$

为了便于使符号一致，如果4×4矩阵MWA完整地表征或描述出相对于CSW的CSA，并且MWA^-1也同样完整地表征或描述出相对于CSA的CSW，则MWA^-1＝MAW。

另外，如果PW＝MWA*PA，并且PA＝MWA^-1*PW＝MAW*PW，则

PW＝MWB*PB，并且PB＝MWB^-1*PW＝MBW*PW

由于两个表达式中使用了相同的PW，则

MWA*PA＝MWB*PB＝PW

MWA^-1*MWA*PA＝MWA^-1*MWB*PB

但是，由于MWA^-1*MWA为恒等矩阵，则

PA＝MWA^-1*MWB*PB＝MAW*MWB*PB＝MAB*PB

因此，

MAB＝MAW^-1*MWB＝MAW*MWB

4×4矩阵MAB完整地表征或描述出了相对于CSB的CSA。因此，MAB就是RCP或RTP矩阵。

在一个典型的软件应用程序中，VECTOR结构被定义为一由3个数组成的阵列；MATRIX结构被定义为一由三个VECTOR组成的阵列；而PLANE结构则由MATRIX和VECTOR组成。MATRIX是3×3旋转矩阵，其VECTOR是座标系统的三个单位矢量，并且VECTOR是从该坐标系统原点出发的矢量。所有的VECTOR的分量都被相对于一个基础坐标系统而表达。

在一个典型的函数中，相对于WCS定义的Plane1为MWA；相对于WCS定义的Plane2为MWB；相对于Plane1定义的Plane2为MAB；相对于Plane2定义的Plane1为MBA。这样，可以定义一个出具有API的函数，

void mat3Plane21To2W(PLANE*p1，PLANE*p21，PLANE*p2w)

/*

Given plane1 defined relative to WCS    (MWA)

Given plane2 defined relative to plane1    (MAB)

Return plane2 defined relative to WCS      (MWB)

利用矩阵表示：MWB＝MWA*MAB

$\left|\begin{array}{cccc}\mathrm{UA}0x& \mathrm{UA}1x& \mathrm{UA}2x& \mathrm{CAx}\\ \mathrm{UA}0y& \mathrm{UA}1y& \mathrm{UA}2y& \mathrm{CAy}\\ \mathrm{UA}0z& \mathrm{UA}1z& \mathrm{UA}2z& \mathrm{CAz}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right|*\left|\begin{array}{cccc}\mathrm{UAB}00& \mathrm{UAB}10& \mathrm{UAB}20& \mathrm{CAB}0\\ \mathrm{UAB}01& \mathrm{UAB}11& \mathrm{UAB}21& \mathrm{CAB}1\\ \mathrm{UAB}02& \mathrm{UAB}12& \mathrm{UAB}22& \mathrm{CAB}2\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right|$

4×4矩阵乘积MWB中左上方的3×3矩阵是MWA的左上方3×3矩阵值与MAB的乘积，它是所有4×4矩阵的最下一行数值为0时的结果。4×4矩阵乘积MWB中最右边一列是MWA左上方3×3矩阵与MAB的最右边一列矢量以及MWA最右边一列矢量的乘积和，因为所有4×4矩阵的最下一行的数值为0和1。

在一个实施例中，为了节省计算时间，所以不与4×4矩阵最下一行的0或1进行乘法操作。因此，只执行3×3矩阵和3矢量的相乘、相加以及转置操作。

类似的函数也可被定义用于其它的变换，具体如下：

void mat3Plane2WTo21(PLANE*p1，PLANE*p2w，PLANE*p21)

/*

Given plane1 defined relative to WCS       (MWA)

Given plane2 defined relative to WCS       (MWB)

Return plane2 defined relative to plane1   (MAB)

利用矩阵表示：MAB＝MAW*MWB＝MWA^-1*MWB

void mat3Plane12To2(PLANE*p1，PLANE*p12，PLANE*p2)/*

Given plane1 defined relative to WCS        (MWA)

Given plane1 defined relative to plane2     (MBA)

Return plane2 defined relative to WCS       (MWB)

利用矩阵表示：MWB＝MWA*MAB＝MWA*MBA^-1

上述讨论说明，数值MWA的4×4矩阵可被用于完整描述相对于CSW的CSA。另外，MWA的逆矩阵MWA^-1完整地描述了相对于CSA的CSW。因此，

MWA^-1＝MAW

MAB＝MWA^-1*MWB＝MAW*MWB

利用机器视觉分析技术，上述系统可以取出目标的相机图像(例如图3B中的图像90)，并且计算出相对于相机的目标坐标系统。

以下将参考图3A对相对目标位置(RTP)的计算过程进行说明。为了达到计算RTP的目的：

使CSL作为左侧相机10L的坐标系统

使CSA作为目标72的坐标系统

MLA代表相对于CSL的CSA

使CSB作为目标74的坐标系统

MLB代表相对于CSL的CSB

给出含有目标72和74的图像92的左侧相机图像90，机器视觉分析技术将会产生并保存矩阵MLA和MLB。因此，RTP(在目标72与74之间)值由下式给出

RTP＝MAB＝MAL*MLB＝MLA^-1*MLB

据此，系统可以通过下式从MLB和及其逆中计算出MLA

MLA＝MLB*MBA＝MLB*RTP^-1

MLB＝MLA*MAB＝MLA*RTP

当RTP的数值被产生和保存时，目标组件70可被移动，以使左侧相机10L观察到目标72并使校准相机20观察到目标74。使CSC作为校准相机20的坐标系统。给出含有目标70(图3D)的图像94的左侧相机图像90以及含有目标74(图3D)的图像98的校准相机图像96之后，机器视觉分析技术将会产生并保存矩阵MLA和MCB，MLA描述了相对于CSL和的CSA，MCB则描述了相对于CSC的CSB。

根据上述这些矩阵，左侧相机10L相对于校准相机20的相对相机位置RCP的数值可被计算为：

MCL＝MCB*MBL＝MCB*MLB^-1＝MCB*(MLA*RTP)^-1＝MCB*RTP^-1*MLA^-1

以及校准相机20相对于左侧相机10L的相对相机位置RCP的数值可被计算为：

MLC＝MLB*MBC＝MLB*MCB^-1＝MLA*RTP*MCB^-1

以下将参考图4A对右侧相机10R的数值计算过程进行说明。

使CSS作为设置相机100的坐标系统

使CSR作为右侧相机10R的坐标系统

使CSQ作为校准目标16的坐标系统

使CSD作为基准线目标104的坐标系统

给出含有校准目标16和基准线目标104的图像16’及104’的设置相机图像106(图4B)之后，机器视觉分析技术将会产生并保存矩阵MSQ和MSD，MSQ矩阵描述了相对于CSS的CSQ，MSD矩阵则描述了相对于CSS的CSD。另外，给出含有基准线目标104的图像104”的右侧相机图像108之后，机器视觉分析技术将会产生并保存矩阵MRD和MAQ，MRD描述了相对于CSR的CSD，MAQ则描述了校准目标16与基准线目标104之间的RTP(相对于CSQ的CSD)。

然后，校准目标16相对于右侧相机的坐标系统，即，相对于CSR的CSQ，由下式给出：

MRQ＝MRD*MAQ＝MRD*(MDS*MSQ)＝MRD*MSD^-1*MSQ

因此，可以计算出用于描述校准相机相对于左侧相机的MLC以及用于描述校准目标相对于右侧相机的MRQ。

在一般操作中，系统产生如图5A、图5B、图5C所示类型的图像。左侧相机10L产生两个左轮目标的图像110(图5A)。机器视觉分析技术为左侧相机座标系统中的轮子目标的座标系统产生并保存数值。如果左侧相机座标系统被定义为三维笛卡儿座标系统，则左侧轮子目标将被转换入该三维笛卡儿座标系统。

校准相机20产生校准目标的图像112(图5B)。机器视觉分析技术为校准相机座标系统中的校准目标的座标系统产生并保存数值MCQ。

右侧相机10R产生图5C所示的两个右轮目标图像114。机器视觉分析技术为右侧相机座标系统中的这些轮子目标的座标系统产生并保存数值MRW，其中“W”是指得“轮子”而不是“通用”。左侧相机坐标系统通常被用作为三维笛卡儿坐标系统。

通过对MLW进行计算，象左轮目标一样，可将右轮目标值转换成相同的三维笛卡儿坐标系统，以成为左侧(三维笛卡儿)座标系统中的右轮目标。从校准过程中，可以得知MLC和MRQ的数值。系统根据图5B的图像测量出MCQ，并且根据图5C的图像测量出MRW。因此，

MLW＝MLR*MRW＝MLC*MCR*MRW＝MLC*MCQ*MRQ^-1*MRW

-硬件概述

图7的框图示出了一个可以应用本发明实施例的计算机系统700。该计算机系统700可被用作设备100的部分或全部结构，或者被用作与设备100通信的外部计算机或工作站的结构。

计算机系统700包括一个总线702或者用于进行信息通信的其它通信机构，以及一个与总线702连接用于处理信息的处理器704。计算机系统700还包括一个主存储器706，如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备，它与总线702连接用于保存待由处理器704执行的信息和指令。主存储器706还可被用于在处理器704执行指令期间保存临时变量或其它中间信息。计算机系统700还包括一个只读存储器(ROM)708或其它与总线702连接的静态存储设备，它们用于保存处理器704的静态信息和指令。还有一个存储设备710，如磁盘或光盘，它与总线702连接用于保存信息和指令。

计算机系统700可通过总线702与诸如阴极射线管(CRT)之类的显示器712连接，该显示器用于向计算机用户显示信息。还有一个输入设备714(它含有数字字母极其它键)与总线702连接，它用于与处理器704进行信息和命令选择的传递。另一类用户输入设备是光标控制器716，如鼠标，轨迹球或光标方向键，它们用于传递方向信息和选择的命令给处理器704，并用于控制光标在显示器712上的移动。这种输入设备一般具有处于两个轴上的两个自由度，这两个轴为第一轴(即x轴)和第二轴(即y轴)，它允许设备指定一个平面上的位置。

本发明的实施例涉及到利用计算机系统700对定位器进行自动校准。根据本发明的一个实施例，定位器的自动校准是由计算机系统700响应处理器704以执行包含在主存储器706中的一个或多个指令的一个或多个序列而得到执行的。这种指令可被从另一个计算机可读的介质中读入主存储器706。执行包含在主存储器706中的指令序列将使处理器704执行本文中所述的过程步骤。在可选的实施例中，可以用硬件电路替换软件指令或者将硬件与软件结合在一起以实现本发明。这样，本发明的各个实施例不限于任何硬件电路与软件的特定组合。

这里所用的术语“计算机可读介质”指得是任何能够向处理器704提供指令以供执行的介质。这种介质可以采取多种形式，包括(但不限于)：非易失性介质、易失性介质以及传输介质。非易失性介质包括，例如，光盘或磁盘，如存储设备710。易失性介质包括动态存储器，如主存储器706。传输介质包括，同轴电缆、铜导线以及光纤，它们包括组成总线702的各种导线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，例如在无线电波和红外数据通信期间所产生的这些波。

计算机可读介质的通用形式包括，例如，软盘、柔性磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质、CD-ROM及其它任何光介质、打孔卡、纸带或任何其它带有小孔图案的物理介质、RAM、PROM以及EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒式磁带、如下面所述的载波、或者任何其它能够由计算机读取的介质。

计算机可读介质的各种形式可被用于执行处理器704的一个或多个指令的一个或多个序列。例如，指令一开始可以被附载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将该指令调入其自身的动态存储器中，并通过调制解调器在电话线上发送指令。计算机系统700上的本地调制解调器能够接收电话线上的数据并利用红外发射器将数据转换为红外信号。红外信号检测器可以接收红外信号中载有的数据，并且有适当的电路将此数据加载到总线702上。总线702将数据运载至主存储器706，处理器704通过主存储器706检索并执行指令。主存储器706接收到的指令可被有选择地保存在存储设备710中，既可在处理器704执行指令之前，也可在其后。

计算机系统700还包括一个与总线702连接的通信接口718。通信接口718提供与网络链路720耦合的双向数据通信，网络链路720与局域网722相连接。例如，通信接口718可以是一个综合业务数字网络(ISDN)卡或是一个调制解调器，它们为相应的电话线类型提供数据通信连接。作为另一个例子，通信接口718也可以是一块局域网(LAN)卡，它为兼容的LAN提供数据通信连接。无线连接也可得到应用。在这种应用中，通信接口718发送和接收载有表示各种类型信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。

网络链路720一般通过一个或多个网络向其它数据设备提供数据通信。例如，网络链路720可以通过局域网722向主计算机724或者由互联网提供商(ISP)726操作的数据设备提供连接。ISP 726接着通过万维分组数据通信网络(现在一般被称为“互联网”)728提供数据通信服务。局域网722和互联网728都使用载有数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络以及在网络链路720上通过通信接口718向计算机系统700提供或接收的信号都是传输信息的载波的典型形式。

计算机系统700能够通过网络、网络链路720以及通信接口718发送和接收包括程序代码在内的信息和数据。在互联网的例子中，服务器730可以通过互联网728、ISP 726、局域网722以及通信接口718为应用程序发送一个请求代码。根据本发明的实施例所述，一个这样的下载程序可以为上述定位器提供自动校准。

接收到的代码可被处理器704按照原样执行，并且/或者可被保存在存储设备710或其它非易失性存储器中以供将来执行。在这种方式中，计算机系统700可以获得以载波形式存在的应用程序代码。

-优点和进一步变换

本文中公开的各个实施例可以适用于其它的范围。这些实施例对于含有一个以上相机的机器视觉测量系统来说尤其有用。另外，这些实施例也可与娱乐用车辆(RV)的定位一起使用。用于RV的定位器通常需要一个比标准定位器宽的梁。利用本文中所述的这些实施例，通过将其直立部分稍微挪开一些，而不需要增加新的硬件，就可以简单地形成用于RV的定位器。

由于上述装置可以执行自校准，所以它可被结合入便携式定位器使用，因为它在设置之后不需要校准。在停车场、车库和类似环境中，通过利用位于三角架上的两个相机就可以实现便携式定位操作，而且不需要进行费时的校准过程。这样，就可以利用该装置来推动一种全新的服务，即，远程或现场定位。

另外，上述内容中用于测量(或校准)左侧相机与右侧相机的相对位置的技术也可在一含有多个设备的系统中得到使用。这些技术被用来测量多个设备中的一个设备相对于多个设备的其它设备的相对位置。在这种情况下，可将包含有第一设备和第二设备的多个设备中的任何一对设备看成是上述技术中的一对左侧相机和右侧相机。然后将校准设备安装在第一设备附近，其中预先确定好校准设备与第一设备之间的相对位置。类似地，可将校准目标安装在第二设备附近，并且也预先确定好校准目标与第二设备之间的相对位置。然后再测量出校准设备与校准目标之间的相对位置。最后，根据以下位置计算出第一设备与第二设备之间的相对位置：1)校准设备相对于第一设备的相对位置，2)校准目标相对于第二设备的相对位置，以及3)校准设备相对于校准目标的相对位置。在一个实施例中，校准设备被设置成能够测出校准设备与校准目标之间的相对位置。

在上述内容中，对本发明的说明是参考其特定的实施例来进行的。但是，可以明显看出，在不脱离本发明较宽的精神和范围的情况下，可以对其作出各种修改和变换。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (33)

1.一种用于对含有第一测量设备和第二测量设备的机器测量系统进行校准的装置，该装置包括：

第一校准目标，它按照与所述机器测量系统的第一测量设备的预定关系安装；

第三测量设备，它按照与所述机器测量系统的第二测量设备的预定关系安装；以及

数据处理器，它被设置成能够根据所述第一校准目标与第三测量设备的相对位置、第一校准目标和第一测量设备的预定关系以及第二测量设备和第三测量设备的预定关系，计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值；其中，所述机器测量系统的相对测量设备位置值代表了所述第一测量设备相对于所述第二测量设备的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述各个测量设备从包括以下设备的组中选出：

图像捕捉设备，它被设置成能够获取图像以用于所述机器测量系统的相对测量设备位置值的计算；

重力计，它被设置成能够检测出一个或多个其它测量设备相对于另一个测量设备或者一个固定点的移动；

绳带测量仪，它被设置成能够检测出一个或多个其它测量设备相对于另一个测量设备或者一个固定点的移动；以及

光源，位于一个测量设备的附近，用于将光束照射到位于另一个测量设备附近的检测器上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中在操作中，

一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的数值被保存作为校准值；

所述第三测量设备被设置成能够周期性地测量一个新的数值，该数值代表了所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的新的位置；以及

如果所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量，则产生报警提示。

4.根据权利要求3所述的装置：

其中在操作中，所述校准值与所述新的数值之间的差异被用于更新所述机器测量系统的相对测量设备位置值。

5.根据权利要求3所述的装置：

其中在操作中，当发现所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量之后，所述机器测量系统的相对测量设备位置值将被重新计算。

6.根据权利要求1所述的装置，其中在操作中，

一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的数值被保存作为校准值；

一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的新的数值被周期性地测量；以及

如果所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量，则产生报警提示。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述数据处理器还被设置成能够根据以下位置值计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值：

代表所述第二测量设备相对于所述第三测量设备的位置的相对测量设备位置值，以及

代表所述第一测量设备相对于所述第一校准目标的位置的相对测量设备目标位置值。

8.根据权利要求7所述的装置，其中在操作中，代表所述第一测量设备相对于所述第一校准目标的位置的相对测量设备目标位置值根据所述第一校准目标相对于第二校准目标的位置计算出来。

9.根据权利要求8所述的装置，其中在操作中，所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置是通过使用第四测量设备得到的，所述第四测量设备提供信息用以计算所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置。

10.根据权利要求8所述的装置，其中在操作中：

所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置通过图像捕捉设备而得到；

所述第一校准目标和所述第二校准目标的图像通过放置于所述图像捕捉设备的视野之中的所述第一校准目标和所述第二校准目标提供；以及

所述第一校准目标和所述第二校准目标的图像被输入至所述数据处理器，用以计算所述第一校准目标与所述第二校准目标的相对位置。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述数据处理器进一步被设置成能够在所述机器测量系统中的第一测量设备和第二测量设备对待测物体的目标进行测量的同时，计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述数据处理器进一步被设置成：

在所述机器测量系统中的第一测量设备和第二测量设备对待测物体的目标进行测量的同时，计算出经过修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，以及

根据修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，对待测物体的目标的测量结果进行修改。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述数据处理器进一步被设置成能够在仅当修改的相对测量设备位置值与所述相对测量设备位置值的差超过一个预定值时，根据修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，对待测物体的目标的测量结果进行修改。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述机器测量系统是这样一种系统，其第一测量设备、第二测量设备和第三测量设备中的一种设备是能够通过捕捉图像来对物体进行测量的图像捕捉设备。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述机器测量系统是这样一种系统，其第一测量设备、第二测量设备和第三测量设备中的任一设备是能够通过捕捉图像来对物体进行测量的图像捕捉设备。

16.一种测量装置，包括：

多个处于测量状态的设备；以及

多个用于测量所述多个设备的相对位置的装置；

其中，用于测量多个设备中的第一个设备相对于多个设备中的第二个设备的位置的装置包括：

安装在所述第一个设备附近的校准设备，它与所述第一个设备的相对位置被预先确定；

安装在所述第二个设备附近的校准目标，它与所述第二个设备的相对位置被预先确定；其中校准设备测量校准设备相对于校准目标的位置；

用于测量所述校准设备与所述校准目标的相对位置的装置；以及

用于根据以下内容对所述第一个设备与所述第二个设备的相对位置进行测量的装置：

(1)所述校准设备与所述第一个设备的相对位置；

(2)所述校准目标与所述第二个设备的相对位置；

(3)所述校准设备与所述校准目标的相对位置。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述校准设备构成了用于对所述校准设备与所述校准目标的相对位置进行测量的装置。

18.一种用于对含有第一测量设备和第二测量设备的机器测量系统进行校准的方法，该方法包括以下步骤：

按照与所述机器测量系统的第一测量设备的预定关系安装第一校准目标；

按照与所述机器测量系统的第二测量设备的预定关系安装第三测量设备；以及

根据所述第一校准目标与第三测量设备的相对位置、第一校准目标和第一测量设备的预定关系以及第二测量设备和第三测量设备的预定关系，计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值，该值代表了所述第一测量设备相对于所述第二测量设备的位置。

19.根据权利要求18所述的方法，包括从由下列设备组成的组中选出所述各个测量设备的步骤：

图像捕捉设备，它被设置成能够获取图像以用于所述机器测量系统的相对测量设备位置值的计算；

重力计，它被设置成能够检测出一个或多个其它测量设备相对于另一个测量设备或者一个固定点的移动；

绳带测量仪，它被设置成能够检测出一个或多个其它测量设备相对于另一个测量设备或者一个固定点的移动；

光源，它位于一个测量设备的附近，用于将光束照射到位于另一个测量设备附近的检测器上。

20.根据权利要求18所述的方法，包括保存一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的数值以作为校准值的步骤；其中

所述第三测量设备周期性地测量一个新的数值，该数值代表了所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的新的位置；以及

如果所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量，则产生报警提示。

21.根据权利要求20所述的方法，其中包括利用所述校准值与所述新的数值之间的差异来更新所述相对测量设备位置值的步骤。

22.根据权利要求20所述的方法，其中包括当发现所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量之后，重新计算所述相对测量设备位置值的步骤。

23.根据权利要求18所述的方法，包括下列步骤：

保存一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的数值以作为校准值；

周期性地对一个代表所述第一校准目标相对于所述第三测量设备的位置的新的数值进行测量；

如果所述校准值与所述新的数值之间的差异超过了一个可接受的量，则产生报警提示。

24.根据权利要求18所述的方法，进一步包括根据以下位置值计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值的步骤：

代表所述第二测量设备相对于所述第三测量设备的位置的第一相对测量设备位置值，以及

代表所述第一测量设备相对于所述第一校准目标的位置的第二相对测量设备目标位置值。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第二相对测量设备目标位置值根据所述第一校准目标相对于第二校准目标的位置计算出来。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置是通过使用第四测量设备得到的，所述第四测量设备提供信息用以计算所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置。

27.根据权利要求25所述的方法，其中：

所述第一校准目标相对于所述第二校准目标的位置通过使用图像捕捉设备而得到；

所述第一校准目标和所述第二校准目标的图像是通过将所述第一校准目标和所述第二校准目标放置于所述图像捕捉设备的视野之中而被提供；以及

所述第一校准目标和所述第二校准目标的图像被用来计算所述第一校准目标与所述第二校准目标的相对位置。

28.根据权利要求18所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述机器测量系统中的第一测量设备和第二测量设备对待测物体的目标进行测量的同时，计算出所述机器测量系统的相对测量设备位置值。

29.根据权利要求18所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述机器测量系统中的第一测量设备和第二测量设备对待测物体的目标进行测量的同时，计算出经过修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，以及

根据经过修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，对待测物体的目标的测量结果进行修改。

30.根据权利要求29所述的方法，其中还包括以下步骤：在仅当修改的相对测量设备位置值超过所述相对测量设备位置值一个预定值时，根据修改的所述机器测量系统的相对测量设备位置值，对待测物体的目标的测量结果进行修改。

31.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一测量设备、第二测量设备和第三测量设备中的一个设备是能够通过捕捉图像来对物体进行测量的图像捕捉设备。

32.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一测量设备、第二测量设备和第三测量设备中的任一设备是能够通过捕捉图像来对物体进行测量的图像捕捉设备。

33.一种用于测量多个设备的相对位置的方法，该方法包括以下步骤：

相对于多个设备中的第二个设备放置多个设备中的第一个设备，

在所述第一个设备附近安装校准设备，所述校准设备与所述第一个设备的相对位置被预先确定；

在所述第二个设备附近安装校准目标，所述校准目标与所述第二个设备的相对位置被预先确定；

使用校准设备测量所述校准设备相对于所述校准目标的位置；

根据以下相对位置确定所述第一个设备相对于所述第二个设备的位置：

所述校准设备与所述第一个设备的相对位置；

所述校准目标与所述第二个设备的相对位置；

所述校准设备与所述校准目标的相对位置。

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