本發(fā)明屬于幾何參量測量，涉及一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)。

背景技術：

1、靜載或者運動工況條件下結構變形、位移、位置、位姿等幾何參量的精準測量是評價結構承載能力和力學性能的關鍵。然而對于靜載荷條件下，結構變形、位移、位置、位姿等幾何參量測量當前主要采用電阻式位移計、引伸計等接觸式位移計或者單目或者雙目攝影、數(shù)字散斑等光學測量手段，然而對于不同尺寸產(chǎn)品，在靜載荷條件下上述幾何參量的實時測量，當前常規(guī)方法存在通用性差、測量效率低、精度差等問題。對于運動工況條件下，結構變形、位移、位置、位姿等幾何參量測量當前主要采用電阻式應變片或者小視場光學測量等方法，當前常規(guī)方法存在適用性差、測量參量受限、難以全場實時測量、動態(tài)測量困難等問題。當前無論是常規(guī)的靜載工況條件下結構幾何參量測量方法還是運動工況條件下測量方法，遠不能滿足靜載或者運動工況條件下結構變形、位移、位置、位姿等幾何參量的精準測量需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，能夠有效實現(xiàn)靜載荷、壓力加載或者運動工況條件下結構變形、位移、位置、位姿等幾何參量測量。

2、本發(fā)明解決技術的方案是：

3、一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，包括被測件模塊、靶標與定向模塊、固定位測量模塊、滑軌測量模塊和測控模塊；

4、被測件模塊設置在測量環(huán)境的中心位置；靶標與定向模塊安裝在被測件模塊表面上及附近位置；固定位測量模塊安裝在被測件模塊周圍的墻面上；實現(xiàn)對被測件模塊的測量；滑軌測量模塊設置在被測件模塊的周圍，實現(xiàn)對被測件模塊的測量；固定位測量模塊、滑軌測量模塊均與測控模塊電連接；測控模塊實現(xiàn)對固定位測量模塊的轉動控制及圖像采集；測控模塊實現(xiàn)對滑軌測量模塊的滑動控制、轉動控制和圖像采集；測控模塊實現(xiàn)對被測件模塊結構變形、位移、位置、位姿幾何參量信息的實時解算和可視化顯示。

5、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述被測件模塊包括被測件支撐平臺和被測件；其中，被測件支撐平臺水平放置；被測件設置在被測件支撐平臺的上表面；被測件支撐平臺為固定平臺或運動平臺；被測件支撐平臺通過裝卡或者連接工裝固定被測件。

6、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述靶標與定向模塊包括第一被測靶標、第二被測靶標、第三被測靶標、第四被測靶標、第五被測靶標、第六被測靶標、第一外部方位裝置、第二外部方位裝置、第三外部方位裝置、第四外部方位裝置、第五外部方位裝置和第六外部方位裝置；

7、其中，第一被測靶標、第二被測靶標、第三被測靶標、第四被測靶標、第五被測靶標、第六被測靶標均按照被測件測試要求布置在被測件表面的待測量標志點位置；

8、第一外部方位裝置、第二外部方位裝置、第三外部方位裝置、第四外部方位裝置、第五外部方位裝置、第六外部方位裝置設置在被測件附近。

9、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，通過建立測量坐標系，并采用單相機移動攝影方法，獲得第一外部方位裝置、第二外部方位裝置、第三外部方位裝置、第四外部方位裝置、第五外部方位裝置和第六外部方位裝置兩兩之間的剛性坐標系傳遞關系鏈；所述測量坐標系采用笛卡爾坐標系。

10、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述固定位測量模塊包括第一固定位相機、第二固定位相機、第三固定位相機、第四固定位相機、第五固定位相機、第六固定位相機、第七固定位相機、第八固定位相機、第九固定位相機、第十固定位相機、第十一固定位相機、第十二固定位相機、第十三固定位相機、第十四固定位相機、第十五固定位相機、第十六固定位相機、第一固定位旋轉云臺、第二固定位旋轉云臺、第三固定位旋轉云臺、第四固定位旋轉云臺、第五固定位旋轉云臺、第六固定位旋轉云臺、第七固定位旋轉云臺、第八固定位旋轉云臺、第九固定位旋轉云臺、第十固定位旋轉云臺、第十一固定位旋轉云臺、第十二固定位旋轉云臺、第十三固定位旋轉云臺、第十四固定位旋轉云臺、第十五固定位旋轉云臺、第十六固定位旋轉云臺；

11、上述16個固定位相機與16個固定位旋轉云臺一一對應；每個固定位相機安裝在對應的固定位旋轉云臺上；固定位旋轉云臺安裝在被測件周圍的墻面上，測量過程中，各固定位旋轉云臺的空間位置坐標不變；各固定位旋轉云臺通過旋轉帶動對應的固定位相機實現(xiàn)水平轉動和俯仰轉動。

12、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，第一固定位旋轉云臺、第二固定位旋轉云臺、第三固定位旋轉云臺、第四固定位旋轉云臺為一組，設置在被測件的右側，帶動對應的第一固定位相機、第二固定位相機、第三固定位相機、第四固定位相機實現(xiàn)對被測件的觀測；

13、第五固定位旋轉云臺、第六固定位旋轉云臺、第七固定位旋轉云臺、第八固定位旋轉云臺為一組，設置在被測件的后側，帶動對應的第五固定位相機、第六固定位相機、第七固定位相機、第八固定位相機實現(xiàn)對被測件的觀測；

14、第九固定位旋轉云臺、第十固定位旋轉云臺、第十一固定位旋轉云臺、第十二固定位旋轉云臺為一組，設置在被測件的右側，帶動對應的第九固定位相機、第十固定位相機、第十一固定位相機、第十二固定位相機實現(xiàn)對被測件的觀測；

15、第十三固定位旋轉云臺、第十四固定位旋轉云臺、第十五固定位旋轉云臺、第十六固定位旋轉云臺為一組，設置在被測件的前方，帶動對應的第十三固定位相機、第十四固定位相機、第十五固定位相機、第十六固定位相機實現(xiàn)對被測件的觀測。

16、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，固定位旋轉云臺的水平轉動角度范圍大于等于90°，俯仰轉動角度范圍大于等于60°。

17、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述滑軌測量模塊包括第一滑軌相機、第二滑軌相機、第三滑軌相機、第四滑軌相機、第五滑軌相機、第六滑軌相機、第七滑軌相機、第八滑軌相機、第一滑動云臺、第二滑動云臺、第三滑動云臺、第四滑動云臺、第五滑動云臺、第六滑動云臺、第七滑動云臺、第八滑動云臺、第一滑軌支撐工裝、第二滑軌支撐工裝、第三滑軌支撐工裝、第四滑軌支撐工裝、第一滑軌、第二滑軌、第三滑軌、第四滑軌；

18、其中，第一滑軌支撐工裝豎直設置在被測件的右側；第二滑軌支撐工裝豎直設置在被測件的后側；第三滑軌支撐工裝豎直設置在被測件的左側；第四滑軌支撐工裝豎直設置在被測件的前側；第一滑軌豎直安裝在第一滑軌支撐工裝上；第二滑軌豎直安裝在第二滑軌支撐工裝上；第三滑軌豎直安裝在第三滑軌支撐工裝上；第四滑軌豎直安裝在第四滑軌支撐工裝上；

19、第一滑軌相機通過第一滑動云臺安裝在第一滑軌上；第二滑軌相機通過第二滑動云臺安裝在第一滑軌上，其位于第一滑軌相機的上方；

20、第三滑軌相機、第四滑軌相機分別通過第三滑動云臺、第四滑動云臺安裝在第二滑軌上，且第四滑軌相機位于第三滑軌相機的上方；

21、第五滑軌相機、第六滑軌相機分別通過第五滑動云臺、第六滑動云臺安裝在第三滑軌上，且第五滑軌相機位于第六滑軌相機的上方；

22、第七滑軌相機、第八滑軌相機分別通過第七滑動云臺、第八滑動云臺安裝在第四滑軌上，且第七滑軌相機位于第八滑軌相機的上方。

23、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述測控模塊包括測量與控制線路、同步觸發(fā)裝置、上位機；

24、測量與控制線路的輸入端分別與所有的固定位相機、固定位旋轉云臺、滑軌相機、滑動云臺、滑軌連接；測量與控制線路的輸出端與同步觸發(fā)裝置的輸入端連接；同步觸發(fā)裝置的輸出端與上位機連接。

25、在上述的一種可重構式組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)，所述測控模塊的工作過程為：

26、同步觸發(fā)裝置通過上位機實現(xiàn)對所有的固定位相機、滑軌相機進行同步的相機光源開關和同步視覺圖像采集；通過上位機對固定位旋轉云臺、滑動云臺分別按照既定程序進行同步大視場角水平和俯仰轉動控制；通過上位機對所有的滑軌分別按照既定程序進行同步上下滑動控制；所述上位機還實現(xiàn)對測量坐標系和第一外部方位裝置、第二外部方位裝置、第三外部方位裝置、第四外部方位裝置、第五外部方位裝置、第六外部方位裝置之間兩兩的剛性坐標系傳遞關系鏈實時計算，固定位相機、滑軌相機的實時站位方位參數(shù)的相對定位和絕對定位動態(tài)計算，以及整個可重構組網(wǎng)視覺場測量系統(tǒng)的各類工況條件下結構變形、位移、位置、位姿幾何參量信息的實時解算和可視化顯示。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：

28、（1）本發(fā)明提供了一種具有全場測量、非接觸式、高精度、通用的結構幾何參量測量方法，可解決靜載荷、壓力加載或者運動工況條件下不同尺寸結構幾何參量通用高效測量困難的問題，能夠對靜載、動態(tài)、運動態(tài)結構機構實現(xiàn)高精度變形、位移、位置、位姿等測量；

29、（2）本發(fā)明采用可重構組網(wǎng)視覺測量設計方法，有效解決了常規(guī)測量方法難以多模式測量的難題，實現(xiàn)了在采用相對較少相機的情況下滿足不同測量對象、不同測量狀態(tài)、不同測量需求的難題，整體適應性強；

30、（4）本發(fā)明是一種自動化的測量方法，采用云臺自動控制，導軌自動控制，相機快門自動觸發(fā)，一鍵式自動化工作等設計，具有高精度高效率測量的優(yōu)點。