專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器標(biāo)定，特別涉及一種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
在多傳感器系統(tǒng)中，多傳感器配準(zhǔn)技術(shù)是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。所謂配準(zhǔn)是指將來(lái)自不同傳感器的信息轉(zhuǎn)換到一個(gè)公共系統(tǒng)的過(guò)程中，使得由于時(shí)空校準(zhǔn)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、傳感器自身位置信息偏移以及探測(cè)偏移等原因引起的系統(tǒng)誤差最小化，控制傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定度，從而保證后續(xù)的多傳感器數(shù)據(jù)集成能夠正確、有效地實(shí)現(xiàn)。為得到各傳感器坐標(biāo)系間的相對(duì)位置和方向的轉(zhuǎn)換關(guān)系，需要進(jìn)行多傳感器的聯(lián)合標(biāo)定。
現(xiàn)有技術(shù)中通常采用平面標(biāo)定板對(duì)相機(jī)進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定，通過(guò)采集平面標(biāo)定板的圖像分析出圖像中圓孔的位置與實(shí)際的差別，來(lái)標(biāo)定出相機(jī)的畸變參數(shù)等。
發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足
機(jī)械零件往往設(shè)計(jì)有凹槽、倒角或圓心角小于20度的短圓弧等精密的微小結(jié)構(gòu)， 為封存潤(rùn)滑液體提供了專(zhuān)門(mén)的通道也方便了零件的安裝配合。這些微小結(jié)構(gòu)的端面常為面特征，由于端面反光、端面傾斜等原因，現(xiàn)有多傳感器標(biāo)定技術(shù)所采集到的輪廓圖像不能準(zhǔn)確反映端面所在位置，即無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)這些結(jié)構(gòu)的邊緣位置進(jìn)行測(cè)量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小結(jié)構(gòu)的測(cè)量和定位，擴(kuò)大了實(shí)際應(yīng)用中的范圍，滿(mǎn)足了實(shí)際應(yīng)用中的需要，詳見(jiàn)下文描述
—種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，所述方法包括以下步驟
利用圓孔靶標(biāo)件對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；利用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)佑|式測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定；相機(jī)與接觸式測(cè)頭的聯(lián)合標(biāo)定；
其中，所述相機(jī)與接觸式測(cè)頭的聯(lián)合標(biāo)定具體為
I)相機(jī)回到初始位置，接觸式測(cè)頭的測(cè)端在相機(jī)中成像，獲取成像圖像；
2)將成像圖像的擬合圓心0(YD Z1)作為參與標(biāo)定的特征點(diǎn)，對(duì)相機(jī)初始位置進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)初始位置標(biāo)定結(jié)果；
測(cè)量機(jī)坐標(biāo)為(XM, Ym, Zm)，相機(jī)和測(cè)量機(jī)之間的線(xiàn)性關(guān)系具體為
XM=Xj+a0 !Y^bo+aJj+a^j ;Zltl=Cc^b1Yfb2Z1 ；
其中a(l、b0和Ctl分別表示從圖像坐標(biāo)系到測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的平移量；&1、bp a2和b2 表示圖像坐標(biāo)系到測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的參數(shù)J1向和Z1向構(gòu)成的平面與圓孔靶標(biāo)件所在平面平行，且兩個(gè)平面之間的距離為物方焦距，Y1向和Z1向相互垂直，X1向垂直于Y1 向和Z1向構(gòu)成的平面；
3)根據(jù)相機(jī)初始位置標(biāo)定結(jié)果和相機(jī)隨運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量(AM，Λ Y，ΔΖ) 獲取最終標(biāo)定結(jié)果；
權(quán)利要求
1.一種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 利用圓孔靶標(biāo)件對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；利用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)佑|式測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定；相機(jī)與接觸式測(cè)頭的聯(lián)合標(biāo)定； 其中，所述相機(jī)與接觸式測(cè)頭的聯(lián)合標(biāo)定具體為 1)相機(jī)回到初始位置，接觸式測(cè)頭的測(cè)端在相機(jī)中成像，獲取成像圖像； 2)將成像圖像的擬合圓心O(YdZi)作為參與標(biāo)定的特征點(diǎn)，對(duì)相機(jī)初始位置進(jìn)行標(biāo)定，獲取相機(jī)初始位置標(biāo)定結(jié)果； 測(cè)量機(jī)坐標(biāo)為(XM，YM，Zm)，相機(jī)和測(cè)量機(jī)之間的線(xiàn)性關(guān)系具體為^m-;Yi—bg+ajYj+agZj ；ZM—Cg+bjYj+bgZj ； 其中a” b0和Cci分別表示從圖像坐標(biāo)系到測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的平移量；ap bp a2和b2表示圖像坐標(biāo)系到測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的參數(shù)J1向和Z1向構(gòu)成的平面與圓孔靶標(biāo)件所在平面平行，且兩個(gè)平面之間的距離為物方焦距，Y1向和Z1向相互垂直，X1向垂直于Y1向和Z1向構(gòu)成的平面； 3)根據(jù)相機(jī)初始位置標(biāo)定結(jié)果和相機(jī)隨運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量(ΛΧ，ΛΥ，ΛΖ)獲取最終標(biāo)定結(jié)果； "XwI「I O OIΓα0 Γδζ" Ym = O a, O2-Y1 + bQ + AY Zm 0 bx b7 Z1 C0 AZ
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，其特征在于，所述利用圓孔靶標(biāo)件對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定具體為 1)圓孔靶標(biāo)件固定不動(dòng)，相機(jī)固定在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上且沿Y1向和Z1向作ニ維的平移運(yùn)動(dòng)，將圓孔靶標(biāo)件的圓心作為特征點(diǎn)，分別記錄每個(gè)位置上運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)值和特征點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)值； 2)利用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)值和特征點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，其特征在干，所述分別記錄每個(gè)位置上運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)值和特征點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)值具體為 通過(guò)光柵尺或激光干涉儀獲取運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)值，對(duì)圓孔靶標(biāo)件的圖像作亞像素細(xì)分、采用最小ニ乘擬合圓心的方法得到特征點(diǎn)圖像平面坐標(biāo)值。
全文摘要
一種多傳感器聯(lián)合標(biāo)定方法，涉及傳感器標(biāo)定，所述方法包括以下步驟利用圓孔靶標(biāo)件對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；利用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)佑|式測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定；相機(jī)與接觸式測(cè)頭的聯(lián)合標(biāo)定；經(jīng)過(guò)本方法的數(shù)據(jù)處理完成對(duì)微小結(jié)構(gòu)幾何尺寸與形位誤差的測(cè)量；實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小結(jié)構(gòu)的測(cè)量和定位，擴(kuò)大了實(shí)際應(yīng)用中的范圍，滿(mǎn)足了實(shí)際應(yīng)用中的需要。
文檔編號(hào)G01B21/00GK102980542SQ20121042918
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者李醒飛, 譚文斌, 陳誠(chéng), 王星, 姚旺 申請(qǐng)人:天津大學(xué)