一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测量系统及方法技术方案

本发明专利技术一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测量系统及方法，方法通过非等宽移动条纹对空间进行编码并基于投影仪或空间光发生器投影光信息使实现对大尺寸空间动态测量；通过数台投影仪或空间光发生器对测量空间进行非等宽线性条纹循环滚动投影，确保光电传感器接受时序的投影码并能够准确的进行解码，得到光电传感器在各个投影仪图像坐标系中的等效射线方程，通过最小二乘解算出光电传感器的空间坐标。系统由若干台投影仪及其控制系统和光电传感器与坐标算法载体组成，成本低廉，系统工作流程简单易于实现，能够实现测量空间内的并行测量，测量系统自身无振动源，测量性能稳定，具有一定的动态性能，能够胜任一定精度要求的测量任务。

A Large-scale Spatial Dynamic Measurement System and Method Based on Non-equal Width Dynamic Fringe Space Coding

The invention provides a large-scale spatial dynamic measurement system and method based on non-equal-width dynamic fringe space coding. The method encodes space by non-equal-width moving fringes and realizes dynamic measurement of large-scale space based on projector or space light generator projection information. The measurement space is rolled by non-equal-width linear fringes through several projectors or space light generators. Projection ensures that the photoelectric sensor receives the projection code of time sequence and decodes it accurately. The equivalent ray equation of photoelectric sensor in the image coordinate system of each projector is obtained, and the space coordinate of photoelectric sensor is solved by least square method. The system is composed of several projectors and their control systems, photoelectric sensors and coordinate algorithm carriers. It is low-cost, simple and easy to implement. It can realize parallel measurement in measurement space. The measurement system itself has no vibration source, stable measurement performance, and has certain dynamic performance. It can meet the measurement task of certain accuracy requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测量系统及方法
本专利技术属于大尺寸空间测量领域，涉及一种大尺寸测量技术的实现，具体为一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测量系统及方法。
技术介绍
大尺寸空间测量在大型装备的制造、装配与检测过程中有着广泛的应用需求，如飞机壁板的对接装配、火箭筒段的对接装配、卫星天线的调整、船舶的零部件定位，以及大型建筑物的测绘等，都需要具有大尺度空间测量能力的仪器支持，如经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、室内GPS、数字摄影测量、测量臂等。现有的主流工业大尺寸测量设备，在应用实施与经济型等方面都存在一定的优缺点：经纬仪多用于大型场景测绘，但是测量为单点式，测量效率较低；全站仪价格昂贵，测量空间大，相对测量精度高，但也为单点式测量，需要合作棱镜；激光经纬仪测量精度高，测量效率高，但是价格昂贵，对使用环境敏感；室内GPS测量精度在亚毫米，可支持并行测量，但是价格较为昂贵；数字摄影测量也得到广泛的应用，但是需要布设反光标志等，具体实施需要针对测量任务设计。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸测量方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，在测量空间中，多台投影仪或空间光发生器同时执行如下的投影操作；步骤1.1，通过对每一投影仪或空间光发生器设计一种移动非等宽条纹的编码模式：选择每一投影仪或空间光发生器投影像平面的两个不平行方面为主方向，沿主方向均匀的布置均匀不同宽度且平行的黑白条纹，要求每一投影仪或空间光发生器条纹的间距固定且不相同；步骤1.2，投影仪或空间光发生器按照固定的刷新频率，将各自的条纹沿主方向每刷新依次移动一个像素单位，同时确保该条纹模式循环发生；步骤2，作为光电接收器的光电传感器采集步骤1中的黑白空间光信号并记录其发生时序，光电...

【技术特征摘要】
1.一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸测量方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，在测量空间中，多台投影仪或空间光发生器同时执行如下的投影操作；步骤1.1，通过对每一投影仪或空间光发生器设计一种移动非等宽条纹的编码模式：选择每一投影仪或空间光发生器投影像平面的两个不平行方面为主方向，沿主方向均匀的布置均匀不同宽度且平行的黑白条纹，要求每一投影仪或空间光发生器条纹的间距固定且不相同；步骤1.2，投影仪或空间光发生器按照固定的刷新频率，将各自的条纹沿主方向每刷新依次移动一个像素单位，同时确保该条纹模式循环发生；步骤2，作为光电接收器的光电传感器采集步骤1中的黑白空间光信号并记录其发生时序，光电传感器基于投影仪或空间光发生器的编码规则解析出其在各台投影仪或空间光发生器中的触发时间；根据各触发时间确定对应投影仪或空间光发生器发生的条纹移动相位；步骤3，根据如下步骤对各条纹移动相位进行解算得到各光电传感器空间坐标，完成对待测目标物体的测量；步骤3.1，根据条纹移动相位得到对应光电传感器在投影仪或空间光发生器像平面坐标系中的等效射线方程；步骤3.2，基于前方交会原理联立每一投影仪坐标系的射线方程构成空间直线交汇方程组，最终通过最小二乘解算出光电传感器的空间坐标；步骤3.3，返回步骤3.1，对于每一光电传感器执行步骤3.1到3.2，从而完成对待测目标物体标定点的测量，待全部标定点完成测量后实现对待测目标物体的测量。2.根据权利要求1所述的一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸测量方法，其特征在于，步骤1.2的具体步骤如下，步骤1.21，每台投影仪或空间光发生器在控制系统作用下，按照固定的刷新频率投影出如下规则编码的图像：对每一投影仪或空间光发生器沿X、Y方向有一系列黑白条纹宽度渐变，同时条纹的中心距离相等，不同投影仪或空间光发生器的条纹中心距离不同；设定的统一刷新频率，每帧图像按照上述编码规则，X方向条纹沿X轴方向偏移一个像素单位，Y方向条纹沿Y轴方向偏移一个像素单位；步骤1.22，当每一投影仪或空间光发生器最宽的投影条纹重新移动到最左侧初始位置，即投影编码历经一个循环回到初始状态时，当前投影仪或空间光发生器作如下投影操作：投影全黑编码持续时间Ti，然后投影全白编码持续时间Ti，投影全黑编码持续时间Ti，然后投影全白编码持续时间Ti作为该投影仪回到初始位置的信号；步骤1.23，重复执行步骤1.21和1.22实现条纹模式循环发生。3.根据权利要求2所述的一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸测量方法，其特征在于，步骤2的具体步骤如下，步骤2.1，位于投影仪或空间光发生器投影空间内的光电传感器将投影的黑白图案转换为高低电平的脉冲信号，对其进行采集并存储，并记录发生的时序信号；步骤2.2，光电传感器对采集到的高低脉冲时序信号进行识别：当检测到两个Ti宽度的高低脉冲时，认为该时刻是第i台的初始基准，即该台投影仪或空间光发生器历经一个循环周期回到初始位置；步骤2.3，进行非等间隔非等宽条纹的识别：按照每一投影仪或空间光发生器条纹的中心距判定高低脉冲序列中每一脉冲所对应的投影仪或空间光发生器，然后对同...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾康，付刚，刘志刚，何睿华，洪军，南凯刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61