一种编码光三维测量的电磁定位拼接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种编码光三维测量的电磁定位拼接装置及方法。本发明专利技术包括测量单元架、拼接单元架、圆形载物台、支撑柱和基台，圆形载物台的上表面有1个槽，槽的底面有1个通孔。本发明专利技术拼接装置结构简洁，仅凭借载物台的旋转与升降即可实现多视角测量，而且基本可测量到被测物的各个局部。本发明专利技术设计被测物移动(运动坐标系)、编码光三维测量系统固定(静止坐标系)的方案，有利于减小拼接装置的体积、复杂性，对结构强度要求低。本发明专利技术兼顾回转拼接和垂直方向(y方向)拼接，能够更全面地测量被测物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及编码光三维测量领域，尤其涉及一种多视角点云数据的高精度、快速拼接方法。
技术介绍
典型的编码光三维测量系统包括一个投影机和一个摄像机，投影机将编码光投射在被测表面，摄像机同时拍摄被测表面的图像。将图像信息与投影机、摄像机之间的方位参数相结合，即可计算出被测表面的形状数据。编码光三维测量系统单次只能测量物体的部分表面，要得到物体完整的形状数据，需要从不同角度(多视角)测量。由于在不同角度进行测量时的坐标系不同，必须将各角度测得的点云数据进行坐标转换，合成为同一坐标系的数据，即点云拼接。点云拼接的关 键在于其精度、速度，以及对被测表面的影响。目前，用于编码光三维测量系统的点云拼接方法及装置主要可归纳为如下两类①将编码光三维测量系统与精密机械或精密光学仪器刚性连接，由精密机械或精密光学仪器确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接精度高(取决于精密机械或精密光学仪器的定位精度)。不足是精密机械或精密光学仪器调整速度慢，即拼接速度慢。②在被测表面上或被测表面附近的靶标上设置标志点，以标志点为媒介确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接速度相对较快(根据测量图像即可完成拼接)。不足是拼接过程依靠图像处理，其中必须用到拟合、迭代算法，因此拼接精度低。此外，被测表面上的标志点还会对被测表面产生影响。综上，现有拼接方法及装置未能结合拼接精度和拼接速度的各自优势，未能使两者同时达到现有最高水平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服现有的拼接方法及装置未能使拼接精度和拼接速度同时达到现有最高水平的不足，实现了编码光三维测量系统真正的实时拼接，电磁定位精度为O. OOx mm O. Ox mm之间的编码光三维测量的电磁定位拼接装置。本专利技术的目的是这样实现的它包括测量单元架I、拼接单元架2、圆形载物台3和基台5，测量单元架I、拼接单元架2、圆形载物台3均设置在基台5上，测量单元架I上安装有编码光三维测量系统，拼接单元架2上安装有电磁定位主机，圆形载物台3上放置被测物，圆形载物台3通过支撑柱4安装在基台5上，圆形载物台3的上表面设置有I个安装定位测头的槽6,槽6的底面设置有I个通孔7,槽6中安装有定位测头,定位测头与电磁定位主机通过数据电缆8电连接，数据电缆8由通孔7穿过。本专利技术还有这样一些技术特征I、所述的支撑柱4由上下两段构成，上段与圆形载物台3下端面连接固定，下段固定在基台5上，上段与下段之间通过可调整上段与下段相对角度和高度的旋钮活动连接；2、所述的编码光三维测量系统包括ー个投影机和一个摄像机，投影机固定在測量単元架I下部，摄像机通过旋钮活动连接在测量单元架I上部，摄像机在测量单元架I上的垂直高度(y方向)和绕垂直轴(回转方向t)的角度可通过旋钮调节并锁紧，投影机、摄像机通过数据线电连接完成编码光三维测量系统控制和数据运算的ARM9系统；3、所述的编码光三维测量的电磁定位拼接装置所有部件均由非金属型材制成。本专利技术中支撑柱4通过调节旋钮可锁紧固定圆形载物台3的角度及高度，并可以调节圆形载物台3升降。圆形载物台、定位测头、载物台上的被测物构成了运动坐标系；静止坐标系与运动坐标系之间的方位关系即编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系，由电磁定位主机与定位测头共同测得。本专利技术中所有机构均由非金属型材制成。本专利技术的另一目的在于提供一种编码光三维测量的电磁定位拼接方法，其具体方案为它包括编码光三维测量系统和电磁定位系统，电磁定位系统由电磁定位主机与定位测头两部分組成，电磁定位系统通过数据电缆8传输和无线通信确定电磁定位主机与定位 测头之间的相对位置关系，编码光三维测量系统、电磁定位主机、基台5处于同一静止坐标系中，圆形载物台3、圆形载物台3上的被测物、定位测头处于同一运动坐标系中，电磁定位主机与定位测头之间的方位关系即编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系，被测物在圆形载物台3的带动下旋转、升降，被测物的各个被测局部与编码光三维测量系统之间方位关系均可由电磁定位系统测得。本专利技术还有这样ー些技术特征I、所述的编码光三维测量系统以M表示，被测物的各个被测局部以Di(i=l, 2，3，4，5，6……)表示，则M与Dl之间的方位关系记为M_D1，M与D2之间的方位关系记为M-D2，以静止的M为參考，可获得两个被测局部的方位关系D1-D2，M-D1具体可用旋转矩阵R1、平移矩阵Tl表示，即M=Rl *D1+T1 ;M_D2具体可用旋转矩阵R2、平移矩阵T2表示，即 M=R2 · D2+T2 ;因此 D1-D2 具体可记为 D2=R2_1 · Rl · D1+R2-1 · (T1-T2)。(此关系式为该领通用的关系式，只是各參考资料的具体写法略有差别)2、现有的拼接方法及装置，例如前述的精密机械\精密光学仪器法、标志点法，多为将被测物固定(静止坐标系)，将编码光三维测量系统移动(运动坐标系)以实现多视角測量。而本专利技术方法及装置的运动方式与之相反，即被测物移动(运动坐标系)，编码光三维测量系统固定(静止坐标系)。安装了编码光三维测量系统的测量単元架I、安装了电磁定位主机的拼接单元架2、基台5构成了静止坐标系；圆形载物台3、定位测头、载物台上的被测物构成了运动坐标系。静止坐标系与运动坐标系之间的方位关系即编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系。该方位关系由电磁定位主机与定位测头共同测得，可实现点云拼接。本专利技术通过调整圆形载物台3的旋转与升降，改变被测物与编码光三维测量系统之间的方位关系，实现多视角测量。本专利技术的有益效果有I.本专利技术的拼接装置结构简洁，仅凭借载物台的旋转与升降即可实现多视角测量，而且基本可測量到被测物的各个局部。本专利技术设计被测物移动(运动坐标系)、编码光三维测量系统固定(静止坐标系)的方案，有利于减小拼接装置的体积、复杂性，对结构强度要求低。本专利技术兼顾回转拼接和垂直方向(y方向)拼接，能够更全面地測量被测物。2.本专利技术的所有机构均由非金属型材制成,不会对电磁定位系统产生电磁干扰，不会产生额外的由电磁干扰带来的定位误差。3.通过调整测量单元架I在基台5上的放置位置，可以调整编码光三维测量系统与被测物之间的距离。4.本专利技术定位测头与电磁定位主机之间的数据电缆由通孔穿过，数据电缆柔软且具有足够长度，在360°范围内和高度范围内，不会制约载物台的旋转、升降。5.本专利技术定位测头安装在载物台上表面的槽中，不会影响被测物在载物台上的放置。6.本专利技术是由电磁定位主机与定位测头共同测得编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系。电磁定位时间为毫秒级，直接获取坐标转换关系，相对于编码光三维测量系统的单视角测量时间，定位时间可忽略，因此相对于现有拼接方法，本专利技术实现了编码光 三维测量系统真正的实时拼接；电磁定位精度为O. OOx mm O. Ox mm之间，与前述精密机械或精密光学仪器的定位精度近似，因此拼接精度达到现有最闻水平且能进一步提闻。综上，本专利技术拼接方法及装置可使拼接精度和拼接速度同时达到现有最高水平。编码光三维测量系统的体积和重量远大于被测物，编码光三维测量系统和被测物的相对运动关系为编码光三维测量系统作圆周运动、被测物在圆心转动。基于上述两点原因，本专利技术的相对运动方式有利于减小拼接装置的体积、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码光三维测量的电磁定位拼接装置，其特征在于它包括测量单元架、拼接单元架、圆形载物台和基台，测量单元架、拼接单元架、圆形载物台均设置在基台上，测量单元架上安装有编码光三维测量系统，拼接单元架上安装有电磁定位主机，圆形载物台上放置被测物，圆形载物台通过支撑柱安装在基台上，圆形载物台的上表面设置有1个安装定位测头的槽，槽的底面设置有1个通孔，槽中安装有定位测头，定位测头与电磁定位主机通过数据电缆电连接，数据电缆由通孔穿过。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海滨，于晓洋，于双，王洋，于舒春，唐莎猷，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：