本發(fā)明涉及一種測繪儀。特別是涉及一種三坐標測繪儀及測繪方法。

背景技術：

現(xiàn)有的測繪儀有接觸式測量的測繪儀和非接觸式的測繪儀。其中：

1、接觸式測量：根據側頭的不同可分為觸發(fā)式和連續(xù)式，應用最廣泛的是三坐標測量機，測量精度高，它是一種大型的測量設備體積大、重量重、價格昂貴、不能測量柔軟的物體，測量速度慢、對環(huán)境條件要求高，必須水平放置，恒溫恒濕；

2、非接觸式：掃描速度雖然比接觸式測量快，但還是需要一段時間，測量精度低，無法測量運動著的物體，甚至于掃描出來的人物用3d打印機打印出來以后的形象與本人差別很大，根本不像是同一個人。

上述無論是哪種測繪儀，因為測量速度慢，不但測量的效率低，也無法測量動態(tài)的物體。

圖1所示的是現(xiàn)有技術中的一種測繪儀的結構示意圖。被測工件放在桌面1，使觸頭2接觸被測工件的測繪點，這時觸頭2所對應的x方向托板5、y方向托板4和z方向托板3的坐標點就是被測工件測繪點的坐標點。如此反復，得到所有被測工件的測繪點的坐標點。其測試方式是一點一點的測，工作效率低。并且只能測繪靜止的物體。這種測繪只能測繪硬質物體，軟質和柔性物體就難以測繪。圖1所示的測繪儀體積大，造價高，維護困難。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種測量精度高、測量速度快的三坐標測繪儀及測繪方法。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種三坐標測繪儀，包括機架，所述機架是由前橫架、連接架和后橫架依次首尾連接構成的開口位于左側的u形框架結構，所述前橫架的端部一體連接有垂直設置的正方形的前面板，所述后橫架的端部設置有伺服電機，所述伺服電機的輸出軸連接絲杠的一端，所述絲杠的另一端通過軸承連接在所述前面板的后端面的中心處，所述絲杠上螺紋連接有螺母，所述螺母周邊與所述前面板的四個邊相對應的鉸接四個連接桿的一端，所述四個連接桿的另一端分別各鉸接一個支撐桿的一端，四個所述的支撐桿的另一端分別對應貫穿所述前面板的四個邊的中部，其中，貫穿前面板左側邊的支撐桿的頂端垂直連接固定板的底端面上，所述固定板上對應前方分別設置有從動激光筆和左攝像頭，貫穿前面板右側邊的支撐桿的頂端對應前方設置有右攝像頭，貫穿前面板上側邊的支撐桿的頂端對應前方設置有上攝像頭，貫穿前面板下側邊的支撐桿的頂端對應前方設置有下攝像頭，所述前面板的前端面的中心分別設置有對應前方的中間攝像頭和主動激光筆，所述前面板上還以陣列的方式對應前方設置有多數個輔助激光筆。

分別貫穿所述前面板四個邊的四個支撐桿與所述前面板的四個邊通過鉸接結構鉸接連接。

所述的中間攝像頭、左攝像頭、右攝像頭、上攝像頭、下攝像頭和伺服電機分別連接控制單元。

所述的主動激光筆位于中間攝像頭的正下方，從動激光筆位于左攝像頭的正下方，從動激光筆與左攝像頭的距離等于主動激光筆與中間攝像頭的距離。

本發(fā)明的三坐標測繪儀的測繪方法，包括如下步驟：

1)確定設置在前面板前方的基準平面與前面板之間的基準距離hk和基準夾角θk，k＝1…m；

2)在基準平面上生成基準光斑，所述的基準光斑為各輔助激光筆照射在所述基準平面上的所有光斑；

3)基準光斑的拍照與存儲；

4)重復步驟3)直至獲得m個相捆綁的4張所述的基準圖像、基準距離hk和基準夾角θk，并送入控制單元儲存；

5)拍照實物與虛擬光斑，包括：

(1)將主動激光筆和從動激光筆發(fā)出的光束對準被測物體表面上形成兩個光斑，中間攝像頭拍攝所述兩個光斑的圖像并傳送至控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機，伺服電機通過絲杠和螺母帶動4個連接桿張合，4個所述的連接桿帶動4個支撐桿穿過前面板繞著鉸接結構擺動，使從動激光筆照射在被測物體表面上的光斑與主動激光筆照射在被測物體表面上的光斑相重合，從而使左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭中心軸的延長線相交于所述的光斑上，左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭同時對被測物體進行拍攝，獲得4個實物圖像，并送入控制單元；

(2)控制單元將第(1)步得到的4個實物圖像、拍攝時主動激光筆照在被測物體表面上的光斑與前面板的垂直距離hf以及從動激光筆的光束與前面板的拍攝夾角θf進行捆綁和存儲；

6)確定被測物體表面上的一點p點在4個基準圖像上所對應前面板的坐標點；

7)確定被測物體(29)表面上的一點p點的橫坐標和縱坐標；

所述p點的橫坐標和縱坐標，是照在p點上的光斑所對應的輔助激光筆在前面板(12)上的橫坐標和縱坐標位置。

8)確定p點與基準平面(e)的垂直距離△h；

9)重復步驟6)～步驟8)直至得到繪制被測物體(29)圖像所需的全部對應機架前面板(12)的坐標點和垂直距離△h。

步驟1)包括：

(1)開啟測繪儀的主動激光筆和中間攝像頭、從動激光筆和左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭以及各輔助激光筆；

(2)在前面板的前方設置與所述前面板相平行的基準平面；

(3)中間攝像頭攝取主動激光筆和從動激光筆分別照射在基準平面上的光斑，并傳送到控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機，伺服電機通過絲杠和螺母帶動4個連接桿張合，4個所述的連接桿帶動4個支撐桿穿過前面板繞著鉸接結構擺動，使從動激光筆照射在基準平面上的光斑與主動激光筆照射在基準平面上的光斑相重合，從而使左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭中心軸的延長線相交于所述的光斑上；

(4)將前面板與所述光斑的垂直距離為基準距離hk，從動激光筆的光束在xz和xy坐標平面上的投影與前面板的基準夾角θk，前面板的邊長為l，則基準距離hk＝tgθk×l/2。

步驟3)包括：

4個處在步驟1)第(3)步所述的攝像方向的左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭對基準平面上的基準光斑進行拍攝，得到4張不同位置照射的在基準平面上生成的基準光斑的基準圖像并送入控制單元的主控模塊，主控模塊捆綁和存儲4個所述的基準圖像以及基準距離hk和基準夾角θk。

具體包括：

將主動激光筆和從動激光筆發(fā)出的光束對準基準平面上形成兩個光斑，中間攝像頭拍攝所述兩個光斑的圖像并傳送至控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機，伺服電機通過絲杠和螺母帶動4個連接桿張合，4個所述的連接桿帶動4個支撐桿穿過前面板繞鉸接結構擺動，固定板擺動使從動激光筆照射在基準平面上的光斑與主動激光筆照射在基準平面上的光斑相重合，從而使左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭中心軸的延長線相交于所述的光斑上，左攝像頭、右攝像頭、下攝像頭、上攝像頭同時對基準平面進行拍攝，獲得4個基準圖像、基準距離hk和基準夾角θk，并送入控制單元儲存。

步驟6)包括：

(1)找到被測物體表面上的一點p點在分別4個實物圖像上所在的位置點p1、p2、p3、p4；

(2)調出與拍攝夾角θf相同基準夾角θk，同時獲得與所述基準夾角θk對應的4個基準圖像，分別將左攝像頭拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，右攝像頭拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，下攝像頭拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，上攝像頭拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊；

(3)將左攝像頭拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p1相重疊的點在xz坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q1點；將右攝像頭拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p2相重疊的點在xz坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q2點；將下攝像頭拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p3相重疊的點在zy坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q3點；將上攝像頭拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像的位置點p4相重疊的點在zy坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q4點；

(4)找出q1點、q2點、q3點和q4點對應前面板上的坐標點。

7)確定被測物體表面上的一點p點的橫坐標和縱坐標；

所述p點的橫坐標和縱坐標，是照在p點上的光斑所對應的輔助激光筆在前面板上的橫坐標和縱坐標位置。

步驟8)包括：

(1)分別找出左攝像頭與q1點在應前面板上的坐標點的距離u，右攝像頭與q2點在應前面板上的坐標點的距離v，下攝像頭與q3點在應前面板上的坐標點的距離w，上攝像頭與q4點在應前面板上的坐標點的距離r；

(2)求q1點與q2點之間的距離h1＝u+v-l；求q3點與q4點之間的距離h2＝w+r-l；

(3)求q1點、q2點與p點在zx坐標平面上的投影構成的三角形的面積s12＝a1²×sinb×sinc÷2÷sina＝a1²×sinb×sinc÷2÷sin(180-a-b)，其中：

a1是為三角形的底邊，a1＝h1＝u+v-l，a是三角形的底邊所對的角，b是q1點與左攝像頭的連線與底邊的夾角，c是q2點與右攝像頭的連線與底邊的夾角；

所述的角b＝arctgh/u，所述的角c＝arctgh/v，

所述的角a＝180-b-c＝180-arctgh/u-arctgh/v；

(4)求q1點、q2點與p點構成的三角形的面積s12＝a1×△h÷2，△h是三角形的高；

(5)將步驟3)中求三角形的面積s12公式代入步驟4)中求三角形的面積s12公式，得到△h1：

a1²×sinb×sinc÷2÷sina＝a1×△h1÷2

△h1＝a1×sinb×sinc÷sin(180-b-c)

將角b＝arctgh/u、角c＝arctgh/v、a＝180-arctgh/u-arctgh/v和a1＝u+v-l代入△h1公式：

△h1＝(u+v-l)×sinarctgh/u×sinarctgh/v÷sin(180-arctgh/u-arctgh/v)

△h1即為通過q1點和q2點求出的p點與基準平面的垂直距離；

(6)求q3點、q3點與p點構成的三角形的面積s34＝a2²×sinb2×sinc2÷2÷sina2＝a2²×sinb2×sinc2÷2÷sin(180-a2-b2)，其中：

a2是為三角形的底邊，a2＝h2＝w+r-l，a2是三角形的底邊所對的角，b2是q3點與下攝像頭的連線與底邊的夾角，c2是q4點與上攝像頭的連線與底邊的夾角；

所述的角b2＝arctgh/w，所述的角c2＝arctgh/r，

所述的角a2＝180-b2-c2＝180-arctgh/w-arctgh/r；

(7)求q3點、q4點與p點在zy坐標平面上的投影構成的三角形的面積s34＝a2×△h2÷2，△h2是三角形的高；

(8)將步驟6)中求三角形的面積s12公式代入步驟7)中求三角形的面積s34公式，得到△h2：

a2²×sinb2×sinc2÷2÷sina2＝a×△h2÷2

△h2＝a2×sinb2×sinc2÷sin(180-b2-c2)

將角b2＝arctgh/w、角c2＝arctgh/r、a2＝180-arctgh/w-arctgh/r和a2＝w+r-l代入△h2公式：

△h2＝(w+r-l)×sinarctgh/w×sinarctgh/r÷sin(180-arctgh/w-arctgh/r)

△h2即為通過q3點和q4點求出的p點與基準平面的垂直距離；

(9)求△h1與△h2的算術平均值，得到p點與基準平面的垂直距離△h；

(10)p點的深度為z＝hk±△h；

(11)判斷△h的正負號：

當l-u-v＞0時△h取正值

當l-u-v＜0時△h取負值

當l-r-w＞0時△h取正值

當l-r-w＜0時△h取負值。

本發(fā)明的一種三坐標測繪儀及測繪方法，測量精度高、測量速度快。測出的點都是純數字化坐標，無需濾波、去噪聲。無論是靜止或運動著的物體，采用本發(fā)明技術都能在物體表面的每個點進行瞬間采集，下一個瞬間又采集一遍，采集兩遍的時間間隔想要多小就有多小。這樣每完成一次采集就能立刻用計算機自動畫出一幅工程圖紙，也能求出任意兩點空間的距離，下一個瞬間又能畫出另一幅，因此能描繪出每一個點的位移隨著時間的變化規(guī)律，即這一點的瞬時速度；也能描繪出每一個點的速度隨著時間的變化規(guī)律，也就是這一點的瞬時加速度。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、不接觸被測物體進行測量。

2、測量速度快、精度高。

3、攝像的同時就能生成不規(guī)則空間曲面形狀的工程圖，并能標注出尺寸。

4、可以用解析幾何里兩點間距離的公式。

5、改變了以往空間規(guī)則曲面的數學幾何形狀與函數、自變量的方程式一一對應的模式。本發(fā)明采用的是不規(guī)則空間曲面幾何形狀與其相對應的不規(guī)則曲面的工程圖一一對應的模式，也就是說函數與自變量的關系還可以用工程圖的形式來表達，拓展了數學領域。

6、任何客觀存在不規(guī)則的曲面都能用本發(fā)明工程圖的辦法來揭示包括各種植物、動物和礦物不規(guī)則表面體態(tài)的幾何形狀與其函數和自變量之間的關系。適用性強、操作簡單、可以輕而易舉地得到其數學模型。因為盡管曲面是不規(guī)則的，但是它們都是連續(xù)的，本發(fā)明是用“點云”(點挨著點，不間斷)來描述，所以就能適應曲面的不規(guī)則性。

7、用3d打印機將本發(fā)明的工程圖中的“點云”數據所包圍起來的立體物品打印出來就會與實物的形狀一模一樣。用液體排出法很容易精確測量出這個不規(guī)則物體的體積，進而得到密度、質量、重量等等各項物理量。

8、隨著技術的進步，輔助激光筆之間的間隙c制作得越來越小，即：△x→0，△y→0；就可以針對這個不規(guī)則曲面作偏微分或者全微分。

9、如果用高速攝影技術拍攝動態(tài)的不規(guī)則曲面，讓兩個幀的兩幅畫面之間的時間間隔越來越小，即：△t→0；針對任何動態(tài)的不規(guī)則曲面表面上任意一點對時間求導就能求出動態(tài)不規(guī)則曲面任何一點的瞬時速度，甚至于瞬時加速度。

10、簡化工程設計、提高自動化制造效率。

11、可以應用于機器人、動漫、cvr、地質測繪，機械制圖等領域。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術測繪儀的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明三坐標測繪儀的俯視結構示意圖；

圖3是圖2的俯視圖；

圖4是圖2的仰視圖；

圖5是本發(fā)明三坐標測繪儀確定e平面的結構示意圖；

圖6是圖5中前面板部分的左視圖；

圖7是本發(fā)明三坐標測繪儀實際測量的結構示意圖；

圖8是圖7的俯視圖；

圖9是圖7的左視圖。

圖中

1：桌面2：觸頭；

3：z方向托板4：y方向托板；

5：x方向托板6：機架；

10：光斑11：機架

12：前面板13：伺服電機

14：絲杠15：螺母

16：軸承17：連接桿

18：支撐桿19：固定板

20：從動激光筆21：左攝像頭

22：右攝像頭23：上攝像頭

24：下攝像頭25：中間攝像頭

26：主動激光筆27：輔助激光筆

28：鉸接結構29：被測物體

30：光斑

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的一種三坐標測繪儀及測繪方法做出詳細說明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的一種三坐標測繪儀，包括機架11，所述機架11是由前橫架、連接架和后橫架依次首尾連接構成的開口位于左側的u形框架結構，所述前橫架的端部一體連接有垂直設置的正方形的前面板12，所述后橫架的端部設置有伺服電機13，所述伺服電機13的輸出軸連接絲杠14的一端，所述絲杠14的另一端通過軸承16連接在所述前面板12的后端面的中心處，所述絲杠14上螺紋連接有螺母15，所述螺母15周邊與所述前面板12的四個邊相對應的鉸接四個連接桿17的一端，所述四個連接桿17的另一端分別各鉸接一個支撐桿18的一端，四個所述的支撐桿18的另一端分別對應貫穿所述前面板12的四個邊的中部，分別貫穿所述前面板12四個邊的四個支撐桿18與所述前面板12的四個邊通過鉸接結構28鉸接連接。其中，貫穿前面板12左側邊的支撐桿18的頂端垂直連接固定板19的底端面上，所述固定板19上對應前方分別設置有從動激光筆20和左攝像頭21，貫穿前面板12右側邊的支撐桿18的頂端對應前方設置有右攝像頭22，貫穿前面板12上側邊的支撐桿18的頂端對應前方設置有上攝像頭23，貫穿前面板12下側邊的支撐桿18的頂端對應前方設置有下攝像頭24，所述前面板12的前端面的中心分別設置有對應前方的中間攝像頭25和主動激光筆26，所述前面板12上還以陣列的方式對應前方設置有多數個輔助激光筆27。所述的多數個輔助激光筆27的光束大小不同。

所述的中間攝像頭25、左攝像頭21、右攝像頭22、上攝像頭23、下攝像頭24和伺服電機13分別連接控制單元。

本發(fā)明的一種三坐標測繪儀的整體控制部分和供電部分均是采用專利號為201420592944.8的專利“基于激光制導的小車遙控裝置”中所公開的技術方案。

本發(fā)明的一種三坐標測繪儀，主動激光筆26、中間攝像頭25以及等距離的n個行和等距離的n個列組成矩陣式布置的若干輔助激光筆27都垂直于前面板12。前面板12的形狀是一個邊長為l的正方形，中間攝像頭25布置在正中央，主動激光筆26位于中間攝像頭25的正下方，左攝像頭21安裝在固定板19上并且位于前面板12左側邊緣與x軸的交點位置，從動激光筆20也安裝在固定板19上并且位于左攝像頭21的正下方，從動激光筆20與左攝像頭21的距離等于主動激光筆26與中間攝像頭25的距離，該固定板19與左側能夠擺動的支撐桿18制成一體。右攝像頭22安裝在前面板12右邊緣與x軸的交點處能夠擺動的支撐桿18上。上攝像頭23安裝在機架桌面右邊緣與y軸的交點處能夠擺動的支撐桿18上。下攝像頭24安裝在前面板12右邊緣與y軸的交點處能夠擺動的支撐桿18上。

如圖5～圖9所示，本發(fā)明的一種三坐標測繪儀的測繪方法，包括如下步驟：

1)確定設置在前面板12前方的基準平面e與前面板12之間的基準距離hk和基準夾角θk，k＝1…m；包括：

(1)開啟測繪儀的主動激光筆26和中間攝像頭25、從動激光筆20和左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23以及各輔助激光筆27；

(2)在前面板12的前方設置與所述前面板12相平行的基準平面e；

(3)中間攝像頭25攝取主動激光筆26和從動激光筆20分別照射在基準平面e上的光斑，并傳送到控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機13，伺服電機13通過絲杠14和螺母15帶動4個連接桿17張合，4個所述的連接桿17帶動4個支撐桿18穿過前面板12繞著鉸接結構28擺動，使從動激光筆20照射在基準平面e上的光斑與主動激光筆26照射在基準平面e上的光斑10相重合，從而使左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23中心軸的延長線相交于所述的光斑10上；

(4)將前面板12與所述光斑10的垂直距離為基準距離hk，從動激光筆20的光束在xz和xy坐標平面上的投影與前面板12的基準夾角θk，前面板12的邊長為l，則基準距離hk＝tgθk×l/2。

2)在基準平面e上生成基準光斑，所述的基準光斑為各輔助激光筆27照射在所述基準平面e上的所有光斑；

3)基準光斑的拍照與存儲；包括：

4個處在步驟1)第(3)步所述的攝像方向的左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23對基準平面e上的基準光斑進行拍攝，得到4張不同位置照射的在基準平面e上生成的基準光斑的基準圖像并送入控制單元的主控模塊，主控模塊捆綁和存儲4個所述的基準圖像以及基準距離hk和基準夾角θk。具體是：

將主動激光筆26和從動激光筆20發(fā)出的光束對準基準平面e上形成兩個光斑，中間攝像頭25拍攝所述兩個光斑的圖像并傳送至控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機13，伺服電機13通過絲杠14和螺母15帶動4個連接桿17張合，4個所述的連接桿17帶動4個支撐桿18穿過前面板12繞鉸接結構28擺動，固定板19擺動使從動激光筆20照射在基準平面e上的光斑與主動激光筆26照射在基準平面e上的光斑10相重合，從而使左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23中心軸的延長線相交于所述的光斑10上，左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23同時對基準平面e進行拍攝，獲得4個基準圖像、基準距離hk和基準夾角θk，并送入控制單元儲存。

4)重復步驟3)直至獲得m個相捆綁的4張所述的基準圖像、基準距離hk和基準夾角θk，并送入控制單元儲存；

5)拍照實物與虛擬光斑，包括：

(1)將主動激光筆26和從動激光筆20發(fā)出的光束對準被測物體29表面上形成兩個光斑，中間攝像頭25拍攝所述兩個光斑的圖像并傳送至控制單元，控制單元中的主控模塊通過電機驅動模塊驅動伺服電機13，伺服電機13通過絲杠14和螺母15帶動4個連接桿17張合，4個所述的連接桿17帶動4個支撐桿18穿過前面板12繞著鉸接結構28擺動，使從動激光筆20照射在被測物體29表面上的光斑與主動激光筆26照射在被測物體29表面上的光斑30相重合，從而使左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23中心軸的延長線相交于所述的光斑30上，左攝像頭21、右攝像頭22、下攝像頭24、上攝像頭23同時對被測物體29進行拍攝，獲得4個實物圖像，并送入控制單元；

(2)控制單元將第(1)步得到的4個實物圖像、拍攝時主動激光筆26照在被測物體29表面上的光斑與前面板12的垂直距離hf以及從動激光筆20的光束與前面板12的拍攝夾角θf進行捆綁和存儲；

6)確定被測物體29表面上的一點p點在4個基準圖像上所對應前面板12的坐標點；包括：

(1)找到被測物體29表面上的一點p點在分別4個實物圖像上所在的位置點p1、p2、p3、p4；

(2)調出與拍攝夾角θf相同基準夾角θk，同時獲得與所述基準夾角θk對應的4個基準圖像，分別將左攝像頭21拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，右攝像頭22拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，下攝像頭24拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊，上攝像頭23拍攝的基準圖像與拍攝的實物圖像重疊；

(3)將左攝像頭21拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p1相重疊的點在xz坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q1點；將右攝像頭22拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p2相重疊的點在xz坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q2點；將下攝像頭24拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像上的位置點p3相重疊的點在zy坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q3點；將上攝像頭23拍攝的基準圖像上與拍攝的實物圖像的位置點p4相重疊的點在zy坐標平面上的投影確定為基準圖像上的q4點；

(4)找出q1點、q2點、q3點和q4點對應前面板12上的坐標點。

7)確定被測物體29表面上的一點p點的橫坐標和縱坐標；

所述p點的橫坐標和縱坐標，是照在p點上的光斑所對應的輔助激光筆在前面板12上的橫坐標和縱坐標位置。

8)確定p點與基準平面e的垂直距離△h；

包括：

(1)分別找出左攝像頭21與q1點在應前面板12上的坐標點的距離u，右攝像頭22與q2點在應前面板12上的坐標點的距離v，下攝像頭24與q3點在應前面板12上的坐標點的距離w，上攝像頭23與q4點在應前面板12上的坐標點的距離r；

(2)求q1點與q2點之間的距離h1＝u+v-l；求q3點與q4點之間的距離h2＝w+r-l；

(3)求q1點、q2點與p點在zx坐標平面上的投影構成的三角形的面積s12＝a1²×sinb×sinc÷2÷sina＝a1²×sinb×sinc÷2÷sin(180-a-b)，其中：

a1是為三角形的底邊，a1＝h1＝u+v-l，a是三角形的底邊所對的角，b是q1點與左攝像頭21的連線與底邊的夾角，c是q2點與右攝像頭22的連線與底邊的夾角；

所述的角b＝arctgh/u，所述的角c＝arctgh/v，

所述的角a＝180-b-c＝180-arctgh/u-arctgh/v；

(4)求q1點、q2點與p點構成的三角形的面積s12＝a1×△h÷2，△h是三角形的高；

(5)將步驟3)中求三角形的面積s12公式代入步驟4)中求三角形的面積s12公式，得到△h1：

a1²×sinb×sinc÷2÷sina＝a1×△h1÷2

△h1＝a1×sinb×sinc÷sin(180-b-c)

將角b＝arctgh/u、角c＝arctgh/v、a＝180-arctgh/u-arctgh/v和a1＝u+v-l代入△h1公式：

△h1＝(u+v-l)×sinarctgh/u×sinarctgh/v÷sin(180-arctgh/u-arctgh/v)

△h1即為通過q1點和q2點求出的p點與基準平面e的垂直距離；

(6)求q3點、q3點與p點構成的三角形的面積s34＝a2²×sinb2×sinc2÷2÷sina2＝a2²×sinb2×sinc2÷2÷sin(180-a2-b2)，其中：

a2是為三角形的底邊，a2＝h2＝w+r-l，a2是三角形的底邊所對的角，b2是q3點與下攝像頭24的連線與底邊的夾角，c2是q4點與上攝像頭23的連線與底邊的夾角；

所述的角b2＝arctgh/w，所述的角c2＝arctgh/r，

所述的角a2＝180-b2-c2＝180-arctgh/w-arctgh/r；

(7)求q3點、q4點與p點在zy坐標平面上的投影構成的三角形的面積s34＝a2×△h2÷2，△h2是三角形的高；

(8)將步驟6)中求三角形的面積s12公式代入步驟7)中求三角形的面積s34公式，得到△h2：

a2²×sinb2×sinc2÷2÷sina2＝a×△h2÷2

△h2＝a2×sinb2×sinc2÷sin(180-b2-c2)

將角b2＝arctgh/w、角c2＝arctgh/r、a2＝180-arctgh/w-arctgh/r和a2＝w+r-l代入△h2公式：

△h2＝(w+r-l)×sinarctgh/w×sinarctgh/r÷sin(180-arctgh/w-arctgh/r)

△h2即為通過q3點和q4點求出的p點與基準平面e的垂直距離；

(9)求△h1與△h2的算術平均值，得到p點與基準平面e的垂直距離△h；

10p點的深度為z＝hk±△h；

(11)判斷△h的正負號：

當l-u-v＞0時△h取正值

當l-u-v＜0時△h取負值

當l-r-w＞0時△h取正值

當l-r-w＜0時△h取負值。

9)重復步驟6)～步驟8)直至得到繪制被測物體29圖像所需的全部對應機架前面板12的坐標點和垂直距離△h。