[发明专利]用于参照多个传感器单元的方法以及相关的测量装置

说明书

本发明涉及一种用于参照多个传感器单元(30)的方法，这些传感器单元可以围绕被测物体(2)布置以便测量该被测物体(2)的三维表面，还涉及一种用于测量被测物体的表面的相关测量装置。本发明的解决方案能够实现对被测物体的表面的更精确测量。

技术领域

本发明涉及一种用于参照多个传感器单元的方法，这些传感器单元可以围绕被测物体布置以便测量该被测物体的三维表面，还涉及一种用于测量被测物体的方法和一种相关的测量装置。

背景技术

精确测量三维物体在许多应用领域(例如生产、质检等)中是有关的。为了减少测量较大物体的时长，采用包括多个测量单元的测量组件。测量单元必须能够围绕被测物体布置并且可以因此同时自不同角度测量物体的多个部分。例如，测量单元可以为基于光学原理的表面测量单元。

此类测量组件的一个挑战是，将单独测量单元的固有坐标系相对彼此进行参照以形成世界坐标系。为此已知的是，例如借助于校准图案用不同测量单元记录参照点，并且将此时在摄影机坐标中已知的参照点的位置在多个测量单元之间进行变换。

于是例如在文献US 2017/0054965 A1和WO 2004/011876 A1中将参照点光学投影到待测量的物体上。但是使用分开的校准物体也是例如从文献US 2016/0300383 A1和DE10 2014 103 252 A1已知的。

此类用于确定多个传感器单元的参照的方法具有以下缺点：多个传感器单元的坐标系之间的变换基于对参照点的重构，这自然是有误差的。两个测量单元之间的观察角度之差越大，重构误差对参照的影响就越大。因此，正是在高精确度的应用中，基于重构的此类参照不足够精确。

发明内容

因此本发明的目的是，改进一种用于参照多个传感器单元的方法以及一种用于测量被测物体表面的相关测量装置，从而实现对被测物体的表面的更精确的测量。

根据本发明，这个目的通过一种用于参照多个传感器单元的方法来实现，这些传感器单元可以围绕被测物体布置以便测量被测物体的三维表面。每个传感器单元具有经结构化的照射光源以及与之处于固定间距的经校准的光学摄影机。关于该摄影机来校准该经结构化的照射光源的光锥并且由该摄影机拍摄的该经结构化的照射光的映像从二维像点向三维摄影机坐标的变换通过校准该传感器单元来确定。

该方法具有以下步骤：i)在第一和第二传感器单元的摄影机的二维图像坐标中确定多个参照点的位置，ii)在该第一传感器单元和该第二传感器单元的三维摄影机坐标中重构该多个参照点的位置，iii)基于所重构的参照点的位置，确定在该第一传感器单元的三维摄影机坐标与该第二传感器单元的三维摄影机坐标之间的变换，iv)借助所重构的参照点，在该第一传感器单元和该第二传感器单元的三维摄影机坐标中重构该经结构化的照射光的映像的位置，v)在该第一传感器单元和该第二传感器单元的三维摄影机坐标中确定该经结构化的照射光的映像的三角测量位置，以及vi)基于该经结构化的照射光的映像的三角测量位置，修正在该第一传感器单元的三维摄影机坐标与该第二传感器单元的三维摄影机坐标之间的变换。

根据本发明的一种用于实现同样的上述目的的等效方法具有以下步骤：i)在第一和第二传感器单元的摄影机的二维图像坐标中确定多个参照点的位置，ii)在该第一和第二传感器单元的该摄影机坐标系与该参照点的坐标系之间确定各一个坐标变换，iii)借助所确定的坐标变换，在该第一传感器单元和该第二传感器单元的三维摄影机坐标中重构该经结构化的照射光的映像的位置，iv)在该第一传感器单元和该第二传感器单元的三维摄影机坐标中确定该经结构化的照射光的映像的三角测量位置，以及v)获取在每个传感器单元的所重构的映像与三角测量的映像之间的修正变换，由此修正该第一和第二传感器单元的摄影机坐标系与参照点的坐标系之间所确定的坐标变换，其中借助于经修正的变换来产生从该第一传感器单元向该第二传感器单元的参照。