[发明专利]一种利用光学跟踪结构光扫描器实现天线型面非接触测量的方法

说明书

一种利用光学跟踪结构光扫描器实现天线型面非接触测量的方法，光学跟踪系统与结构光扫描器结合使用，结构光扫描器外部增加带有靶球结构，使光学跟踪系统可实时跟踪结构光扫描器的位置与姿态，并实时将结构光扫描器所测点云数据统一至光学跟踪系统坐标系下，包括以下步骤：（1）结构光扫描器的扫描模块与结构光扫描器外部靶球结构位姿关系标定；（2）利用光学跟踪系统，跟踪结构光扫描器的单站或多站非接触测量，本发明从测量开始至测量结束不对被测物体表面造成接触，不会对被测物造成损伤，测量精度高，测量速度快，测量点密度高，测量尺寸巨大，工作效率高，有巨大的社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及非接触测量技术领域，尤其涉及一种利用光学跟踪结构光扫描器实现天线型面非接触测量的方法。

背景技术

现代工业生产制造过程中，对工件的快速三维测量是较为重要的环节，目前高精度的工业测量技术有较多种，包括在被测物体表面粘贴人工靶标，利用相机采集图像并计算靶标点三维坐标的工业摄影测量、利用球坐标系利用激光实时对反射器坐标进行跟踪的激光跟踪技术、基于前方交会原理，利用两台或多台经纬仪实现空间点定位的双(多)经纬仪测量技术、三轴向装有导向与测长机构，利用探针接触物体表面读取点三维坐标的三坐标测量方法。以上的各种技术都能达到较高的测量精度，但是这些测量方式有一种共性，就是需要接触被测物体表面才能完成测量，对与物体表面不能接触的被测物(如镀膜反射面等)无法精确测量。还有将高亮光学靶标点代替反光靶标，投射至物体表面的基于光学靶标的工业摄影测量技术，虽然避免了与被测物表面的接触，但所投射出的点密度远远小于结构光扫描出的点密度，无法表示被测物的细部结构。

结构光扫描由结构光投射器与双相机构成，利用结构光投射器对物体表面投射多条激光线交叉排列的面状结构光，双相机实时采集图像并实时对图像进行解算处理，得出面状结构光包含的所有激光线上的点的像片二维坐标(x，y)，并利用双目视觉原理解算出点三维坐标(X,Y,Z)，移动结构光扫描器，便测量得出覆盖被测物表面的点云坐标。

光学跟踪即双相机摄影测量，在被测物表面粘贴摄影测量靶标以及编码标志点，利用两台相机以合适的轴距同时对被测物采集图像，再对图像进行像点扫描、识别、匹配，并基于双目视觉原理计算出靶标点的三维坐标。

上述两种测量方式均独立进行，且结构光扫描测量范围较小，无法满足大尺寸的三维测量，双相机摄影测量技术的实现则需要在被测物表面粘贴靶标点，在被测物表面不能接触的情况无法应用，且点密度较小无法表现被测物表面细部特征，大尺寸非接触高精度高点密度的测量方法至今未见公开报导。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种利用光学跟踪结构光扫描器实现天线型面非接触测量的方法，可有效解决在不接触被测物表面的情况下，结合结构光扫描和光学跟踪对被测物进行测量的方法。

为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种利用光学跟踪结构光扫描器实现天线型面非接触测量的方法，光学跟踪系统与结构光扫描器结合使用，结构光扫描器外部增加带有靶球结构，使光学跟踪系统可实时跟踪结构光扫描器的位置与姿态，并实时将结构光扫描器所测点云数据统一至光学跟踪系统坐标系下，包括以下步骤：

(1)结构光扫描器的扫描模块与结构光扫描器外部靶球结构位姿关系标定：a、将结构光扫描器和标定板在光学跟踪系统测量范围内，定义光学跟踪器坐标系为C₁，结构光扫描器坐标系为C₂，结构光扫描器外部靶球结构坐标系为C₃；