CN1605829A - 视觉测量系统现场校准装置及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了视觉测量系统现场校准装置及校准方法,本发明的校准装置包括空间三维坐标测量系统和立体靶标,立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内,立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶。空间三维坐标测量系统可以是经纬仪工业测量系统,可以是激光跟踪仪。传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。本发明的校准方法包括将立体靶标在坐标测量机下进行标定,采集立体靶标上传感器校准靶的图像,根据标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系,得到其转换关系等步骤。本发明能在现场同时实现视觉测量系统中测量元件校准和系统的全局校准,解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题。
Description
技术领域
本发明属于精密测量的现场校准技术,特别涉及一种计算机视觉测量中的视觉测量系统现场校准装置及校准方法。
背景技术
视觉测量系统与其它测量装置相同,只有经过校准才可以使用。视觉测量系统校准包括测量元件校准和系统全局校准,其中测量元件校准包括摄象机校准和传感器校准。摄象机校准主要实现摄象机参数的确定;传感器校准是确定传感器中两摄象机之间的位姿关系;系统全局校准是确定系统中所有传感器的坐标系到系统坐标系的变换关系。针对测量系统的不同组成,校准内容可以包括摄象机校准、传感器校准和系统全局校准,也可以包括其中部分内容的校准。
现有的测量系统校准方法其测量元件(摄象机和传感器)校准和系统全局校准是分步实现的,校准过程操作复杂,劳动强度大,而且测量元件的校准在非现场完成,校准环境和应用环境不一致。现代工业测量系统要求校准在现场实现,同时具有快速、灵活的特点,而现有的这种分步式校准显然不能满足其要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足,提供一种视觉测量系统现场校准装置,能够实现测量元件(摄象机和传感器)和系统的同时、快速现场校准。本发明所要解决的另一技术问题是,提供一种视觉测量系统现场校准校准方法。
为了解上述所要解决的技术问题,本发明的视觉测量系统现场校准装置包括空间三维坐标测量系统和立体靶标。所述的立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内,立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶。
所述的空间三维坐标测量系统可以是经纬仪工业测量系统。所述的空间三维坐标测量系统也可以是激光跟踪仪。
所述的传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。
为了解决上述所要解决的技术问题,本发明的视觉测量系统现场校准方法,采用经纬仪工业测量系统或激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统,校准方法包括以下步步骤:
a将立体靶标在坐标测量机下进行标定,得到系统测量靶和传感器校准靶的位置变换关系;
b将立体靶标安装在被校准视觉测量系统的传感器的工作范围处;
c通过被校准视觉测量系统的传感器的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的图像;
d根据测量元件摄象机和传感器校准数学模型,计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系,从而实现测量元件摄象机和传感器的校准;
e采用空间三维坐标测量系统测量立体靶标上的系统测量靶;
f根据立体靶标标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系,得到被校准视觉测量系统各传感器的坐标系到空间三维坐标测量系统坐标系的转换关系,完成测量系统的全局校准。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(一)能在现场同时实现视觉测量系统中测量元件(摄象机和传感器)校准和系统的全局校准,解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题;(二)校准方法可操作性强、效率高。
附图说明
图1是本发明中立体靶标的示意图;
图2是传感器及系统统一校准示意图。
附图标记:1传感器 2立体靶标 3第一经纬仪 4第二经纬仪
具体实施方式
下面以轿车车身视觉检测站建立为例说明具体的实施方式:
视觉测量系统现场装置实施例一:
本发明的视觉测量系统现场校准装置,包括空间三维坐标测量系统和立体靶标。立体靶标设置在空间三维坐标测量系统的工作范围处内,立体靶标由基板和设置在基板上精密校准元件组成。空间三维坐标测量系统采用经纬仪工业测量系统。立体靶标可以作为传感器校准靶和系统测量靶。
视觉测量系统现场校准装置实施例二:
与视觉测量系统现场校准装置实施例一的不同之处仅在于,空间三维坐标测量系统采用的是是激光跟踪仪。
本发明的视觉测量系统现场校准装置的空间三维坐标测量系统除了上述经纬仪工业测量系统和激光跟踪仪可以选用以外,还可选用其他空间三维坐标测量系统。
视觉测量系统现场校准方法实施例一:
如图1所示,立体靶标中精密校准元件为标准球,将12个标准球分两组固定于立体靶标基板的两侧,一组由9个标准球组成传感器校准靶,一组由3个标准球组成经纬仪工业测量系统测量靶,将立体靶标在坐标测量机下进行标定,以得到两组标准球的坐标变换关系。
如图2所示,根据传感器1的量程,将已标定的立体靶标2安装在传感器1的工作范围处,利用传感器1的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的9个标准球图象,根据摄象机和传感器的校准数学模型,计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系,从而实现测量元件摄象机和传感器的校准。同时,采用两台高精度电子经纬仪(如Leica T1800经纬仪)组成移动式空间三维坐标测量系统,利用经纬仪工业测量系统测量系统测量靶上的一组3个标准球,根据立体靶标标定时两组标准球的坐标变换关系,得到传感器坐标系到工业经纬仪测量系统坐标系的转换关系。由于测量系统是基于多传感器结构的,所有的摄象机和传感器都完成上述校准过程后,也就完成了所有测量元件(摄象机和传感器)校准和测量系统的全局校准。
视觉测量系统现场校准方法实施例二:
与视觉测量系统现场校准方法实施例一的不同之处仅在于,采用激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统。
本发明在现场同时实现视觉测量系统中测量元件(摄象机和传感器)校准和系统的全局校准,提出一种全新的视觉测量系统现场校准装置及校准方法;解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题。校准方法可操作性强、效率高,可用于工业现场视觉测量系统的快速现场校准。
Claims (5)
1.一种视觉测量系统现场校准装置,包括空间三维坐标测量系统和立体靶标,其特征是,所述的立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内,立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶。
2.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置,其特征是,所述的空间三维坐标测量系统是经纬仪工业测量系统。
3.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置,其特征是,所述的空间三维坐标测量系统是激光跟踪仪。
4.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置,其特征是,所述的传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。
5.一种视觉测量系统现场校准方法,其特征是,采用经纬仪工业测量系统或激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统,校准方法包括以下步骤:
a 将立体靶标在坐标测量机下进行标定,得到系统测量靶和传感器校准靶的位置变换关系;
b 将立体靶标安装在被校准视觉测量系统的传感器的工作范围处;
c 通过被校准视觉测量系统的传感器的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的图像;
d 根据测量元件摄象机和传感器校准数学模型,计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系,从而实现测量元件摄象机和传感器的校准;
e 采用空间三维坐标测量系统测量立体靶标上的系统测量靶;
f 根据立体靶标标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系,得到被校准视觉测量系统各传感器的坐标系到空间三维坐标测量系统坐标系的转换关系,完成测量系统的全局校准。
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