传感器位置标定和数据拼接的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了传感器位置标定和数据拼接的方法及系统，涉及传感器技术领域，包括：根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个传感器设置于初始位置处；基于初始位置，通过传感器对球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标；根据球面标准件的初始参数和第一点坐标建立第一最优化模型；对第一最优化模型进行计算，得到传感器相对于球面标准件的标定位置；根据标定位置对多个传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息。本发明专利技术可以提高标定和数据拼接的精准度，满足对不同型号、不同精度的传感器进行标定和数据拼接。

Method and system for sensor position calibration and data mosaicing

The invention provides a method and system for sensor location calibration and data splicing, which involves the field of sensor technology, including setting the spherical standard parts and multiple sensors at the initial position according to the parameters of the measured objects and sensors, and scanning the spherical standard parts by a sensor based on the initial position. The first point coordinates in the sensor coordinate system; the first optimization model is set up according to the initial and first point coordinates of the spherical standard parts; the first optimization model is calculated to get the calibration position of the sensor relative to the spherical standard parts, and the measurement data of several sensors are spliced according to the calibration position. Answer the result information. The invention can improve the accuracy of calibration and data splicing, and can satisfy the calibration and data splicing of different models and different precision sensors.

【技术实现步骤摘要】
传感器位置标定和数据拼接的方法及系统
本专利技术涉及传感器
，尤其是涉及传感器位置标定和数据拼接的方法及系统。
技术介绍
在实际使用中有时为了扩展三维传感器的测量范围，需要使用多个三维传感器，比如对于较高分辨率的激光三维传感器，其测量范围往往比较小，为了扫描测量较大范围的被测件，一种方法是使用多个激光三维传感器进行扫描。为了扫描获得被测物体的内槽宽，就需要两个三维激光传感器布置在被测物体的两边对其进行扫描，同时还需要知道两个三维激光传感器的相对位置才能实现测量功能。目前实际使用的方法中，还有一种是使用一些带有沟槽等特定的结构件对两个三维传感器进行粗略的标定和数据拼接。第一种方法得到的结果较为粗略，精度不高。这种方法主要是依据是标准件的的沟槽具有一定的直线度，来大致保证数据拼合效果。第二种方法在实际操作中发现不能对不同型号、不同精度的传感器进行标定和数据拼接。如果三维激光传感器安装位置未能覆盖整个凸台，将不能标定。有时为了完成标定需要对传感器的位置进行限制，以保证传感器能够覆盖至少一个凸台。更有甚者，如果有些激光三维传感器的测量范围没有凸台的尺寸宽，将不能完成标定。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供传感器位置标定和数据拼接的方法及系统，以提高标定和数据拼接的精准度，满足对不同型号、不同精度的传感器进行标定和数据拼接。第一方面，本专利技术实施例提供了一种传感器位置标定和数据拼接的方法，其中，包括：根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处；基于所述初始位置，通过所述传感器对所述球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标；根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型；对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置；根据所述标定位置对多个所述传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述初始位置包括第一位置和第二位置，所述根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处，包括：根据所述被测物体和所述参数特性将多个所述传感器分别设置于不同的所述第一位置处；选取所述球面标准件，并将所述球面标准件设置于所述被测物体所在的所述第二位置处。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述初始参数包括所述球面标准件的球面坐标系、球心坐标和球面半径，所述根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型，包括：根据下式建立所述第一最优化模型：其中，且Hp为所述球面坐标系，为所述标定位置，Psi,k为第i个传感器获得的第k点的所述第一点坐标，Pi,k为所述第一点坐标在所述球面坐标系下的第二点坐标，Op为所述球心坐标，R为所述球面半径。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置，包括：采用齐次坐标形式将所述第一最优化模型进行转换，得到第二最优化模型；对所述第二最优化模型进行计算，得到所述标定位置。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述测量数据包括第三点坐标，所述拼接结果信息包括第一数据拼接结果信息，所述根据所述标定位置对多个所述传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息，包括：根据所述标定位置，将每个所述传感器测量得到的所述第三点坐标均转换为相对于球面坐标系的第四点坐标，得到所述第一数据拼接结果信息。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述测量数据还包括第五点坐标，所述拼接结果信息包括第二数据拼接结果信息，所述根据所述标定位置对多个所述传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息，还包括：根据所述标定位置并采用矩阵运算获得第i个传感器相对于第j个传感器的相对位置；根据所述相对位置，将每个所述传感器测量得到的所述第五点坐标均转换为相对于第i个传感器的坐标系的第六点坐标，得到所述第二数据拼接结果信息。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述根据所述标定位置并采用矩阵运算获得第i个传感器相对于第j个传感器的相对位置，包括：根据下式获得所述相对位置：其中，为所述相对位置，为第i个传感器相对于球面标准件的标定位置，为第j个传感器相对于球面标准件的标定位置。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述传感器为激光三维传感器。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述球面标准件为至少一个。第二方面，本专利技术实施例还提供一种传感器位置标定和数据拼接的系统，其中，包括：安装单元，用于根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处；扫描单元，用于基于所述初始位置，通过所述传感器对所述球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标；建立模型单元，用于根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型；位置标定单元，用于对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置；数据拼接单元，用于根据所述标定位置对多个所述传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术提供的传感器位置标定和数据拼接的方法及系统，包括：根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个传感器设置于初始位置处；基于初始位置，通过传感器对球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标；根据球面标准件的初始参数和第一点坐标建立第一最优化模型；对第一最优化模型进行计算，得到传感器相对于球面标准件的标定位置；根据标定位置对多个传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息。本专利技术可以实现对多个传感器所获得的数据进行数据拼接，同时提高标定和数据拼接的精准度，满足对不同型号、不同精度的传感器进行标定和数据拼接。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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为本专利技术实施例一提供的传感器位置标定原理示意图；图2为本专利技术实施例一提供的传感器位置标定和数据拼接的方法流程图；图3为本专利技术实施例二提供的传感器位置标定和数据拼接的系统示意图。图标：100-安装单元；200-扫描单元；300-建立模型单元；400-位置标定单元；500-数据拼接单元。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器位置标定和数据拼接的方法，其特征在于，包括：根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处；基于所述初始位置，通过所述传感器对所述球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标Psi,k；根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型；对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置

【技术特征摘要】
1.一种传感器位置标定和数据拼接的方法，其特征在于，包括：根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处；基于所述初始位置，通过所述传感器对所述球面标准件进行扫描，获得传感器坐标系下的第一点坐标Psi,k；根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型；对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置根据所述标定位置对多个所述传感器的测量数据进行拼接，得到拼接结果信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始位置包括第一位置和第二位置，所述根据被测物体和传感器的参数特性将球面标准件和多个所述传感器设置于初始位置处，包括：根据所述被测物体和所述参数特性将多个所述传感器分别设置于不同的所述第一位置处；选取所述球面标准件，并将所述球面标准件设置于所述被测物体所在的所述第二位置处。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始参数包括所述球面标准件的球面坐标系、球心坐标和球面半径，所述根据所述球面标准件的初始参数和所述第一点坐标建立第一最优化模型，包括：根据下式建立所述第一最优化模型：其中，且Hp为所述球面坐标系，为所述标定位置，Psi,k为第i个传感器获得的第k点的所述第一点坐标，Pi,k为所述第一点坐标在所述球面坐标系下的第二点坐标，Op为所述球心坐标，R为所述球面半径。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一最优化模型进行计算，得到所述传感器相对于所述球面标准件的标定位置，包括：采用齐次坐标形式将所述第一最优化模型进行转换，得到第二最优化模型；对所述第二最优化模型进行计算，得到所述标定位置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量数据包括第三点坐标，所述拼接结果信息包括第一数据拼接结果信息，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蕊，
申请(专利权)人：周蕊，
类型：发明
国别省市：河南,41