[发明专利]一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置

权利要求书

1.一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置，其特征在于，该装置包括两台视觉测量部件和数控转台(4)、机架(5)、网络数据线(6)以及计算机(7)；

所述视觉测量部件和数控转台(4)分别通过网络数据线(6)与计算机(7)连接，视觉测量部件输出被测物体的二维图像信息；数控转台(4)输出空间姿态信息；

视觉测量部件包括面阵CCD相机(3)，其上安装有工业定焦镜头(2)，面阵CCD相机(3)安装在数控转台(4)；

所述数控转台(4)是用于支撑视觉测量部件，并控制视觉测量部件运动，使视觉测量部件根据被测物体(1)的空间姿态转动各个不同工位，获取数控转台(4)空间姿态信息；

所述计算机(7)用于接收、存储视觉测量部件获取的被测物体(1)图像信息和数控转台(4)空间姿态信息；并将被测物体(1)图像信息和数控转台(4)空间姿态信息融合处理，重构被测物体(1)的空间坐标。

2.根据权利要求1所述的一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置，其特征在于：所述数控转台(4)是三维旋转工作台，两台数控转台(4)之间的距离为0.8米～500米，视觉测量部件距离被测物体(1)之间的距离为0.9米～200米。

3.根据权利要求1所述的一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置，其特征在于：所述面阵CCD相机(3)的有效像素范围为1000像素×1000像素～4096像素×4096像素，工业定焦镜头(2)的选用焦距范围为16毫米～1000毫米。

4.根据权利要求1所述的一种使用目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置的测量方法，其特征在于：包括整个测量系统的标定操作和实际测量操作；

整个测量系统的标定操作步骤如下：

标定步骤1：启动设备并进行初始化，使设备进入稳定运行阶段；

标定步骤2：把九个以上已知空间坐标的控制点放置在被测物体(1)空间内，使控制点均匀地分布在两台视觉测量部件的视场中；两台视觉测量部件的视场对准被测物体(1)的同一区域；

标定步骤3：分别调整两台视觉测量部件的工业定焦镜头(2)，通过计算机(7)控制视觉测量部件拍摄被测物体(1)上的控制点；视觉测量部件获取控制点的二维图像信息通过网络数据线(6)转送到计算机(7)终端进行图像处理；

标定步骤4：利用计算机视觉方法标定视觉测量部件的内参数；所述视觉测量部件的内参数，是由视觉测量部件获取被测物体(1)空间内的控制点的二维图像信息，来标定视觉测量部件的内参数；

标定步骤5：计算机(7)驱动数控转台(4)，使视觉测量部件随数控转台(4)作运动，视觉测量部件从三个不同姿态拍摄被测物体(1)空间内的控制点，并且记下数控转台(4)在每一个工位的空间姿态；

标定步骤6：视觉测量部件获得的二维图像信息和数控转台(4)的空间姿态信息一起通过网络数据线(6)传送到计算机(7)；

标定步骤7：利用机器人手眼标定的方法计算数控转台(4)坐标系与视觉测量部件坐标系之间的空间变换矩阵RT_x；

所述的空间变换矩阵RT_x，是通过计算机(7)驱动数控转台(4)，使视觉测量部件随数控转台(4)作运动，视觉测量部件从三个不同不同姿态拍摄被测物体(1)空间内的控制点，记录数控转台(4)在每一个工位的空间姿态，计算数控转台(4)坐标系与视觉测量部件坐标系之间的关系，得到空间变换矩阵RT_x；

实际测量操作步骤如下：

测量步骤1：利用两台视觉测量部件分别获取被测物体的二维图像信息；

所述的二维图像信息，是利用数控转台(4)分别控制两台视觉测量部件对准被测物体(1)，拍摄被测物体(1)，分别获取被测物体(1)的二维图像信息；

测量步骤2：获取系统在当前工位测量时两台数控转台(4)的空间姿态矩阵RT_p；

所述的数控转台(4)的空间姿态矩阵RT_p，是利用数控转台(4)分别控制视觉测量部件转到合适的测量工位，对准被测物体(1)，拍摄被测物体(1)，并记录下两台数控转台(4)在该工位的坐标参数，从而得到数控转台(4)的空间姿态矩阵RT_p；

测量步骤3：计算视觉测量部件的外参数RT_c＝RT_x·RT_p；

所述计算视觉测量部件的外参数，是利用测量步骤2获取的空间姿态矩阵RT_p和整个测量系统的标定步骤7得到的矩阵RT_x，根据空间坐标系的转换关系RT_c＝RT_x·RT_p，计算得出视觉测量部件在物体坐标系中的外参数RT_c；

测量步骤4：调用测量步骤1获取的被测物体(1)的二维图像信息以及整个测量系统的标定步骤4得到的视觉测量部件内参数和测量步骤3得到的视觉测量部件外参数；

测量步骤5：利用空间点重构方程，来计算被测物体(1)的空间三维坐标；

测量步骤6：输出被测物体(1)的空间三维坐标。