【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视觉测量，具体涉及一种基于视觉测量技术测量笔探针位置标定方法及装置。该方法通过对测量笔姿态变化矩阵进行处理，完成测量笔探针位置的优化解算，使得测量笔制造误差得到补偿，对不同测量系统测量笔的标定有一定的借鉴意义。
技术介绍
1、视觉测量笔可由坐标已知的特征点完成姿态解算，进而依据测量探针的理论位置，完成测量点在测量坐标系下的空间位置解算，解决单目视觉图像深度不确定性问题。因此，测量笔探针的位置精度直接决定了测量精度，但由于加工、装配过程中的误差不可避免，探针的位置精度难以保证。
2、因此，测量笔探针的标定是函待解决的一个问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为了更精准地获取测量表探针的位置，本专利技术提供一种基于机器视觉的测量笔标定方法及装置，用于空间测量领域测量笔标定，能够实现基于姿态测量数据完成测量笔测量探针的标定，求解测量笔加工、装配等制造过程误差。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，包括：
5、保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，获取不同姿态变化数据；
6、根据姿态变化数据解算姿态变化转轴；
7、利用转轴交点完成测量笔探针位置解算，得到测量笔探针的实际位置。
8、本专利技术进一步的技术方案：采用测量相机获取测量笔数据，在测量相机获取数据前，需要调整相机参数并对其进行标定
9、本专利技术进一步的技术方案：所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，通过将测量笔探针紧密接触于标定辅助工装上的锥形孔内，测量笔姿态变化时，测量笔探针测量位置保持不变来实现。
10、本专利技术进一步的技术方案：所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，获取不同姿态变化数据；具体为：
11、测量笔放置于标定辅助工装之上，通过测量相机捕获测量笔图像数据，通过特征点识别及pnp算法，解算此时测量笔坐标系到相机坐标系转换矩阵h0；
12、测量笔放置于标定辅助工装之上保持测量位置不变，变换测量笔姿态，重复测量测量笔姿态h1，计算测量笔姿态变换矩阵h：
13、
14、式中：r0、r1、r为3×3旋转矩阵，t0、t1、t为3×1平移矩阵。
15、本专利技术进一步的技术方案：所述根据姿态变化数据解算姿态变化转轴，具体为：
16、通过罗德里格斯变换将h转化为绕过原点且转轴方向为v(a0,b0,c0)的转动及沿平移向量t0的平移，再将平移向量t0分解为转动平面内的平动t1与平行转轴的平动t2：
17、
18、式中：β为转轴v与平移向量t0的夹角；
19、确定实际转轴与转动平面的交点p0，点p0在姿态变化矩阵h作用下的平移为-t1，由于转角为θ，则与平移分量t1垂直的辅助向量lfz模长为：
20、
21、由于辅助向量lfz与向量t1及向量v垂直，则辅助向量为：
22、
23、则p0与原点构成的向量为：
24、
25、由转轴法向量v及转轴上点p0即可确定实际转轴的方程为：
26、p＝p0+a0*v0
27、由此得到多条实际转轴的解算，由每个转轴直线的法向量vi及转轴上点pi实际转轴的方程可表示为：
28、p＝pi+ai*vi。
29、本专利技术进一步的技术方案：所述利用转轴交点完成测量笔探针位置解算，得到测量笔探针的实际位置，具体为：
30、求解多条转轴交点的最小二乘解，若多条转轴有交点p(x,y,z)，则有：
31、
32、利用最小二乘法可完成上述矩阵方程求解，矩阵方程的最小二乘解的前三维即为多条转轴直线方程交点坐标。
33、一种基于机器视觉的测量笔标定装置，其特征在于，包括：测量笔、测量相机、数据处理单元和测量笔标定工装，所述测量相机用于捕获测量笔图像数据；测量笔探头固定在测量笔标定工装上；所述标定辅助工装在测量笔标定时保持固定不动，测量笔探头紧密接触于标定辅助工装上的锥形孔内，测量笔姿态变化时，测量笔探针测量位置保持不变；所述数据处理单元用于对测量数据进行解算得到测量笔探针的实际位置。
34、本专利技术的有益效果在于：
35、本专利技术提供的一种基于机器视觉的测量笔标定方法及装置，在改变测量笔姿态变化时，同时保证探针测量位置不变，并依据姿态变化数据解算姿态变化转轴，利用转轴交点完成测量笔探针位置解算，通过上述标定过程解算测量笔探针的实际位置。
36、本专利技术通过测量相机完成测量笔姿态测量，标定过程保持测量笔测量位置始终不变，对测量笔姿态变化数据按照本专利技术提出的方法进行处理，可以获得最优的标定结果完成测量笔探针位置解算，提升测量笔测量精度，解决测量笔制造精度难以保证的问题，对测量笔探针标定等有一定的借鉴意义。
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1.一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，采用测量相机获取测量笔数据，在测量相机获取数据前，需要调整相机参数并对其进行标定。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，通过将测量笔探针紧密接触于标定辅助工装上的锥形孔内，测量笔姿态变化时，测量笔探针测量位置保持不变来实现。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，获取不同姿态变化数据；具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述根据姿态变化数据解算姿态变化转轴，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述利用转轴交点完成测量笔探针位置解算，得到测量笔探针的实际位置，具体为：求解多条转轴交点的最小二乘解，若多条转轴有交点P(x,y,z)，则有：
7.一种基于机
...【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，采用测量相机获取测量笔数据，在测量相机获取数据前，需要调整相机参数并对其进行标定。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，通过将测量笔探针紧密接触于标定辅助工装上的锥形孔内，测量笔姿态变化时，测量笔探针测量位置保持不变来实现。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法，其特征在于，所述保证探针测量位置不变且改变测量笔姿态，获取不同姿态变化数据；具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的测量笔标定方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永兴，马学龙，杜双言，杜维萍，齐涛，郑国锋，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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