專利名稱：一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型車廂測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，大型車廂測量仍然采用傳統(tǒng)的接觸式、機(jī)械式方法進(jìn)行測量，現(xiàn)行的設(shè)備和手段存在一些問題和不便之處:1、測量工具無法移動(dòng)，或需移動(dòng)大型車廂，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；2、需要額外構(gòu)建全局統(tǒng)一設(shè)備；3、不能滿足在線的實(shí)時(shí)檢測，測量時(shí)工件必須離線，測量時(shí)間長，而且在卸下與測量過程中容易造成工件加工表面的損傷等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法及系統(tǒng)，旨在解決目前大型車廂測量仍然采用傳統(tǒng)的接觸式、機(jī)械式方法進(jìn)行測量，現(xiàn)行的設(shè)備和手段存在測量工具無法移動(dòng)，或需移動(dòng)大型車廂，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要額外構(gòu)建全局統(tǒng)一設(shè)備，不能滿足在線的實(shí)時(shí)檢測，測量時(shí)工件必須離線，測量時(shí)間長，而且在卸下與測量過程中容易造成工件加工表面損傷的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法，該方法包括以下步驟:步驟一，將待測大型車廂固定，雙目相機(jī)置于待測大型車廂上方的環(huán)形滑道上；步驟二，對待測大型車廂進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備；步驟三，在每個(gè)視場空間區(qū)域內(nèi)部的兩側(cè)邊緣位置各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測大型車廂上；步驟四，選擇一個(gè)雙目相機(jī)的初始位置，雙目相機(jī)在每個(gè)視場空間區(qū)域拍照一次；步驟五，通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大型車廂上位于不同區(qū)域測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算。進(jìn)一步，雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定。進(jìn)一步，步驟二中，對待測物件進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備時(shí)，所劃分的視場空間區(qū)域的大小需要滿足:不大于雙目相機(jī)的有效范圍，同時(shí)相鄰視場空間區(qū)域之間有交疊。進(jìn)一步，步驟三中，布置好的每組坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)均位于兩個(gè)所劃分的視場空間區(qū)域的公共范圍內(nèi)。
進(jìn)一步，步驟五中，通常將雙目相機(jī)的初始位置所處的坐標(biāo)系定義為最終的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系。本發(fā)明的另一目的在于提供一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:視覺處理子系統(tǒng)，用于處理所拍坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)的照片，提取局部三維坐標(biāo)、處理后續(xù)靶標(biāo)的照片，提取靶標(biāo)上反光點(diǎn)的三維坐標(biāo)；控制子系統(tǒng)，用于協(xié)助完成雙目視覺子系統(tǒng)的拍照功能；控制雙目視覺子系統(tǒng)在環(huán)形軌道上的高精度定位；計(jì)算機(jī)完成全局坐標(biāo)系的建立；后續(xù)具體測量指標(biāo)的計(jì)算；高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)，用于支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用。由計(jì)算機(jī)控制，電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；靶標(biāo)，人工手持接觸，靶標(biāo)的底端紅寶石測頭接觸到待測物件表面，由雙目視覺子系統(tǒng)對靶標(biāo)拍照，獲取靶標(biāo)上發(fā)光點(diǎn)的圖像。進(jìn)一步，所述視覺處理子系統(tǒng)由視覺處理計(jì)算、GIGE圖像傳送的千兆卡、雙個(gè)500W像素的工業(yè)相機(jī)組成；所述工業(yè)相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定，所述環(huán)形滑道設(shè)置在待測大型車廂的上方。進(jìn)一步，所述控制子系統(tǒng)包括控制計(jì)算機(jī)(內(nèi)置D/A板、GIGE子卡)、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)。進(jìn)一步，所述高精度滑動(dòng)子系統(tǒng):由軸承及用于安裝電機(jī)、攝像頭固定支架的移動(dòng)滑軌組成，具有二維自由度，主要起支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用；具體構(gòu)架為:兩個(gè)帶有GIGE接口的圖象采集卡的相機(jī)固定在滑動(dòng)子系統(tǒng)的長方體形支架上。在長方體固定支架的后方水平放置著一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，電機(jī)直徑為4厘米長為10厘米內(nèi)置軸角編碼器，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上下轉(zhuǎn)動(dòng)(Y軸方向)到指定角度。在其下方為一個(gè)筒裝支架，夕卜徑為6厘米，內(nèi)徑為4厘米，里面安裝了一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，該電機(jī)與水平放置電機(jī)完全相同，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)左右轉(zhuǎn)動(dòng)(X軸方向)到指定角度。另外，該子系統(tǒng)需要借助計(jì)算機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制視覺子系統(tǒng)能夠在拍照過程中精確定位，只能停留在最初環(huán)滑軌拍照一周獲得全局坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系時(shí)相機(jī)所停留的位置。進(jìn)一步，所述靶標(biāo)有適合人手握取得碳纖維手柄、反光標(biāo)示點(diǎn)、紅寶石觸點(diǎn)以及通訊模塊組成。一個(gè)手持的靶標(biāo)，用碳纖維材料構(gòu)成，堅(jiān)硬、輕便。在碳纖維手柄的正面貼有9個(gè)3M強(qiáng)反光材質(zhì)的標(biāo)示點(diǎn)。在手柄的末端有一個(gè)紅寶石的接觸點(diǎn),保證接觸點(diǎn)位置無形變。在靶面背面有無線發(fā)射器，將測量工作告知雙目視覺子系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像采集。本發(fā)明提供的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法及系統(tǒng)，將待測大型車廂固定，雙目相機(jī)置于待測大型車廂上方的環(huán)形滑道上；對待測大型車廂進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備；在每個(gè)視場空間區(qū)域內(nèi)部的兩側(cè)邊緣位置各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測大型車廂上；選擇一個(gè)雙目相機(jī)的初始位置，雙目相機(jī)在每個(gè)視場空間區(qū)域拍照一次；通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大型車廂上位于不同區(qū)域測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算；測量精度高，簡單易行，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換原理示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖。圖中:21、雙目視覺處理子系統(tǒng)；22、控制子系統(tǒng)；23、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)；24、高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法的實(shí)現(xiàn)流程。該方法包括以下步驟:步驟S101，將待測大型車廂固定，雙目相機(jī)置于待測大型車廂上方的環(huán)形滑道上；步驟S102，對待測大型車廂進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備；步驟S103，在每個(gè)視場空間區(qū)域內(nèi)部的兩側(cè)邊緣位置各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測大型車廂上；步驟S104，選擇一個(gè)雙目相機(jī)的初始位置，雙目相機(jī)在每個(gè)視場空間區(qū)域拍照一次；步驟S105，通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大型車廂上位于不同區(qū)域測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算。在本發(fā)明實(shí)施例中，雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定。在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟S102中，對待測物件進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備時(shí)，所劃分的視場空間區(qū)域的大小需要滿足:不大于雙目相機(jī)的有效范圍，同時(shí)相鄰視場空間區(qū)域之間有交疊。在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟S103中，布置好的每組坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)均位于兩個(gè)所劃分的視場空間區(qū)域的公共范圍內(nèi)。在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟S105中，通常將雙目相機(jī)的初始位置所處的坐標(biāo)系定義為最終的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)-的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該系統(tǒng)包括:視覺處理子系統(tǒng)21，用于處理所拍坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)的照片，提取局部三維坐標(biāo)、處理后續(xù)靶標(biāo)的照片，提取靶標(biāo)上反光點(diǎn)的三維坐標(biāo)；控制子系統(tǒng)22，用于協(xié)助完成雙目視覺子系統(tǒng)的拍照功能；控制雙目視覺子系統(tǒng)在環(huán)形軌道上的高精度定位；計(jì)算機(jī)完成全局坐標(biāo)系的建立；后續(xù)具體測量指標(biāo)的計(jì)算；高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)23，用于支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用。由計(jì)算機(jī)控制，電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；靶標(biāo)24，人工手持接觸，靶標(biāo)的底端紅寶石測頭接觸到待測物件表面，由雙目視覺子系統(tǒng)對靶標(biāo)拍照，獲取靶標(biāo)上發(fā)光點(diǎn)的圖像。在本發(fā)明實(shí)施例中，視覺處理子系統(tǒng)21由視覺處理計(jì)算、GIGE圖像傳送的千兆卡、雙個(gè)500W像素的工業(yè)相機(jī)組成；工業(yè)相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定，所述環(huán)形滑道設(shè)置在待測大型車廂的上方。在本發(fā)明實(shí)施例中，控制子系統(tǒng)22包括控制計(jì)算機(jī)(內(nèi)置D/A板、GIGE子卡)、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)。在本發(fā)明實(shí)施例中，高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)23:由軸承及用于安裝電機(jī)、攝像頭固定支架的移動(dòng)滑軌組成，具有二維自由度，主要起支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用；具體構(gòu)架為:兩個(gè)帶有GIGE接口的圖象采集卡的相機(jī)固定在滑動(dòng)子系統(tǒng)的長方體形支架上。在長方體固定支架的后方水平放置著一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，電機(jī)直徑為4厘米長為10厘米內(nèi)置軸角編碼器，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上下轉(zhuǎn)動(dòng)(Y軸方向)到指定角度。在其下方為一個(gè)筒裝支架，外徑為6厘米，內(nèi)徑為4厘米，里面安裝了一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，該電機(jī)與水平放置電機(jī)完全相同，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)左右轉(zhuǎn)動(dòng)(X軸方向)到指定角度。另外，該子系統(tǒng)需要借助計(jì)算機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制視覺子系統(tǒng)能夠在拍照過程中精確定位，只能停留在最初環(huán)滑軌拍照一周獲得全局坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系時(shí)相機(jī)所停留的位置。在本發(fā)明實(shí)施例中，靶標(biāo)24有適合人手握取得碳纖維手柄、反光標(biāo)示點(diǎn)、紅寶石觸點(diǎn)以及通訊模塊組成。一個(gè)手持的靶標(biāo)，用碳纖維材料構(gòu)成，堅(jiān)硬、輕便。在碳纖維手柄的正面貼有9個(gè)3M強(qiáng)反光材質(zhì)的標(biāo)示點(diǎn)。在手柄的末端有一個(gè)紅寶石的接觸點(diǎn)，保證接觸點(diǎn)位置無形變。在靶面背面有無線發(fā)射器，將測量工作告知雙目視覺子系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像米集。在本發(fā)明實(shí)施例中，該系統(tǒng)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與雙目視覺處理子系統(tǒng)21相連接，用于接收雙目視覺處理子系統(tǒng)21輸出的各個(gè)視場空間區(qū)域的三維坐標(biāo)，將各個(gè)視場空間區(qū)域的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一世界坐標(biāo)系。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。本發(fā)明涉及一種基于雙目視覺和中繼思想的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量系統(tǒng)，由雙目視覺處理子系統(tǒng)21、控制子系統(tǒng)22、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)23及靶標(biāo)24四大部分組成，利用此系統(tǒng)對大尺寸箱體的三維幾何尺寸進(jìn)行測量，借助若干坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，利用類似中繼站傳遞信號的思想，將大型車廂上位于不同區(qū)域的測量點(diǎn)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一坐標(biāo)系內(nèi)，從而進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算。本發(fā)明以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，不需要預(yù)先在被測物體上做標(biāo)記，同時(shí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)在被測物體上的布局可進(jìn)行靈活調(diào)整。為了克服這些技術(shù)上的不足，提高大型車廂測量的效率和精度，發(fā)明一種基于雙目視覺和中繼思想的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量系統(tǒng)進(jìn)行大型車廂三維測量。本發(fā)明實(shí)施例利用中繼理論，通過若干坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，通過本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)拼接的方法，將大型的車廂體分為幾個(gè)區(qū)域，然后將區(qū)域中的局部坐標(biāo)系，統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換到一個(gè)世界坐標(biāo)系中。從而實(shí)現(xiàn)了大型車廂廂體測量無隱藏點(diǎn)、無死角，是全方位的重構(gòu)車廂的尺寸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。主要包括以下步驟:將待測大型車廂固定，將雙目相機(jī)置于待測物件上方的環(huán)形滑道，雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可以精確固定；視場空間的劃分:將大尺寸待測物件進(jìn)行區(qū)域的大致分化，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備。區(qū)域的大小需要滿足:不大于雙目視覺系統(tǒng)的有效范圍，相鄰區(qū)域之間有交置；雙目相機(jī)的定位:選擇一個(gè)雙目視覺系統(tǒng)的初始位置，該位置所處的坐標(biāo)系通常定義為最終的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系，雙目相機(jī)在環(huán)形滑道的若干固定拍照位置對應(yīng)于上述的視場空間的劃分，在每個(gè)劃分位置拍照一次，雙目相機(jī)系統(tǒng)在環(huán)形滑道上的若干固定拍照將在整個(gè)測量過程中固定不變，此功能由高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)24完成；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 標(biāo)識點(diǎn)的布置:在所劃分的每個(gè)視場范圍內(nèi)兩側(cè)邊緣位置處各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測物件上，則布置好的每組坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)均位于兩個(gè)有效視場的公共范圍內(nèi)。統(tǒng)一坐標(biāo)系的建立:將雙目相機(jī)從初始位置開始運(yùn)動(dòng)，分別在預(yù)先確定的位置停留拍照，通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大尺寸箱體上位于不同區(qū)域的測量點(diǎn)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一坐標(biāo)系內(nèi)，從而進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算。本發(fā)明實(shí)施例具體的理論依據(jù)為:空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4所示，設(shè)存在有兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系o-xyz和O-XYZ。上述兩個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)O和O不重合，存在坐標(biāo)平移；坐標(biāo)軸也不平行，對應(yīng)坐標(biāo)
軸之間存在旋轉(zhuǎn)角；且兩個(gè)坐標(biāo)系的尺度也不相同，存在坐標(biāo)縮放。若空間有η個(gè)點(diǎn)(P1,
P2,..., Pn點(diǎn))，Pi點(diǎn)在ο-xyz坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(Xi, yi； Zi),在O-XYZ坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為
(Xi, Yi, Zi),兩套坐標(biāo)之間的關(guān)系為:
權(quán)利要求
1.一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一，將待測大型車廂固定，雙目相機(jī)置于待測大型車廂上方的環(huán)形滑道上； 步驟二，對待測大型車廂進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備； 步驟三，在每個(gè)視場空間區(qū)域內(nèi)部的兩側(cè)邊緣位置各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測大型車廂上； 步驟四，選擇一個(gè)雙目相機(jī)的初始位置，雙目相機(jī)在每個(gè)視場空間區(qū)域拍照一次；步驟五，通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大型車廂上位于不同區(qū)域測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測笪
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中，對待測物件進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備時(shí)，所劃分的視場空間區(qū)域的大小需要滿足:不大于雙目相機(jī)的有效范圍，同時(shí)相鄰視場空間區(qū)域之間有交疊。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟三中，布置好的每組坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)均位于兩個(gè)所劃分的視場空間區(qū)域的公共范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟五中，通常將雙目相機(jī)的初始位置所處的坐標(biāo)系定義為最終的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系。
6.一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 視覺處理子系統(tǒng)，用于處理所拍坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)的照片，提取局部三維坐標(biāo)、處理后續(xù)靶標(biāo)的照片，提取靶標(biāo)上反光點(diǎn)的三維坐標(biāo)； 控制子系統(tǒng)，用于協(xié)助完成雙目視覺子系統(tǒng)的拍照功能；控制雙目視覺子系統(tǒng)在環(huán)形軌道上的高精度定位；計(jì)算機(jī)完成全局坐標(biāo)系的建立；后續(xù)具體測量指標(biāo)的計(jì)算； 高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)，用于支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用，由計(jì)算機(jī)控制，電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 靶標(biāo)，人工手持接觸，靶標(biāo)的底端紅寶石測頭接觸到待測物件表面，由雙目視覺子系統(tǒng)對靶標(biāo)拍照，獲取靶標(biāo)上發(fā)光點(diǎn)的圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺處理子系統(tǒng)由視覺處理計(jì)算、GIGE圖像傳送的千兆卡、雙個(gè)500W像素的工業(yè)相機(jī)組成；所述工業(yè)相機(jī)在環(huán)形滑道上的位置可精確固定，所述環(huán)形滑道設(shè)置在待測大型車廂的上方。
8.如權(quán)利要求6所述的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制子系統(tǒng)包括內(nèi)置D/A板、GIGE子卡的控制計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)。
9.如權(quán)利要求6所述的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，其特征在于，所述高精度滑動(dòng)子系統(tǒng)由軸承及用于安裝電機(jī)、攝像頭固定支架的移動(dòng)滑軌組成，具有二維自由度，主要起支撐和定位雙目視覺子系統(tǒng)的作用；具體構(gòu)架為:兩個(gè)帶有GIGE接口的圖象采集卡的相機(jī)固定在滑動(dòng)子系統(tǒng)的長方體形支架上；在長方體固定支架的后方水平放置著一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，電機(jī)直徑為4厘米長為10厘米內(nèi)置軸角編碼器，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上下轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度；在其下方為一個(gè)筒裝支架，外徑為6厘米，內(nèi)徑為4厘米，里面安裝了一個(gè)15瓦的無刷直流電機(jī)，該電機(jī)與水平放置電機(jī)完全相同，用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)左右轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度。
10.如權(quán)利要求6所述的主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的系統(tǒng)，其特征在于，所述靶標(biāo)有適合人手握取得碳纖維手柄、反光標(biāo)示點(diǎn)、紅寶石觸點(diǎn)以及通訊模塊組成；一個(gè)手持的靶標(biāo)，用碳纖維材料構(gòu)成在碳纖維手柄的正面貼有9個(gè)3M強(qiáng)反光材質(zhì)的標(biāo)示點(diǎn)；在手柄的末端有一個(gè)紅寶石的接觸點(diǎn)，保證接觸點(diǎn)位置無形變；在靶面背面有無線發(fā)射器，將測量工作告知雙目視覺子系統(tǒng)， 進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像采集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主動(dòng)實(shí)時(shí)三維測量大型車廂的方法及系統(tǒng)，將待測大型車廂固定，雙目相機(jī)置于待測大型車廂上方的環(huán)形滑道上；對待測大型車廂進(jìn)行視場空間區(qū)域劃分，為雙目相機(jī)在環(huán)形滑道上的定位和布置坐標(biāo)轉(zhuǎn)化標(biāo)識點(diǎn)做準(zhǔn)備；在每個(gè)視場空間區(qū)域內(nèi)部的兩側(cè)邊緣位置各布置一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)，每三個(gè)標(biāo)識點(diǎn)為一組，構(gòu)成一個(gè)任意三角形固定于待測大型車廂上；選擇一個(gè)雙目相機(jī)的初始位置，雙目相機(jī)在每個(gè)視場空間區(qū)域拍照一次；通過任意坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)識點(diǎn)為中介，將大型車廂上位于不同區(qū)域測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到指定的統(tǒng)一世界坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸指標(biāo)的測算；測量精度高，簡單易行，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號G01B11/00GK103196371SQ20131012174
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張廣明, 袁宇浩, 孫冬梅, 陳玉明 申請人:南京工業(yè)大學(xué)