[发明专利]一种旋转轴标定方法

权利要求书

1.一种旋转轴标定方法，其特征在于，所述标定方法包括以下步骤：

步骤1，在进行测量之前，在旋转轴末端固定标定物体，所述标定物体包括绕中心轴分布的M个平面特征，M≥4且为整数，所述标定物体固定在所述旋转轴末端时，所述M个平面特征随所述旋转轴末端运动绕所述旋转轴转动；依次设置标定物体的N个旋转测量角度，N≥2且为整数；所述旋转轴末端带动所述标定物体根据所述旋转测量角度依次转动时，3D视觉传感器在相邻两个旋转测量角度能够获得至少一个共同平面特征；

步骤2，数据采集模块依次在所述N个旋转测量角度获取标定物体的N组原始点云数据；

步骤3，数据处理模块计算步骤2中每组原始点云数据相对于第一组原始点云数据的RT转换矩阵集合{RT¹_(j)}，j＝1，2，...，N，其中RT¹₍₁₎为单位矩阵；

步骤3.1获取第j和j-1两组相邻原始点云数据中相同平面特征旋转前后的平面特征参数对，所述平面特征参数包括平面方向向量和平面质心；

步骤3.2，根据所述平面特征参数对计算第j组原始点云相对于第j-1组原始点云的粗配准姿态转换矩阵

步骤3.3，根据所述粗配准姿态转换矩阵，将第j组原始点云转换到第j-1组原始点云的坐标系下，获得第j组粗配准转换后点云；

步骤3.4，将所述第j组粗配准转换后点云与所述第j-1组原始点云进行精配准，获取精配准姿态转换矩阵

步骤3.5，结合粗配准姿态转换矩阵和精配准姿态转换矩阵，获取相邻两组原始点云之间的姿态转换矩阵

步骤3.6，计算第j组原始点云相对于第一组原始点云数据的RT转换矩阵

步骤4，所述数据处理模块根据RT转换矩阵集合{RT¹_(j)}计算所述旋转轴相对于传感器成像坐标系的姿态转换矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种旋转轴标定方法，其特征在于，所述获取第j和j-1两组相邻原始点云数据中相同平面特征旋转前后的平面特征参数对，包括以下步骤：

步骤3.1.1，对第j组原始点云数据进行预处理，获取第j组预处理后的点云；所述预处理包括切割、降采样与滤波中的任意一种或多种；

步骤3.1.2，对于所述第j组预处理后的点云，采用Ransac算法切割出最多K个面积大于预设值的平面点云集合，计算出所述平面点云集合中每个平面点云的特征参数，所述特征参数包括平面法向量、质心坐标以及平面面积；

步骤3.1.3，计算第j组原始点云的旋转测量角度相对于第j-1组原始点云的旋转测量角度的相对旋转角度；

步骤3.1.4，计算所述第j组预处理后的点云的平面点云集合中的每个平面相对于第j-1组预处理后的点云的平面点云集合中的每个平面之间的平面法向量角度差值，筛选出所述平面法向量角度差值与所述相对旋转角度的差值小于预设阈值的平面法向量对集合，再从所述平面法向量对集合中筛选出平面面积比最接近1的对应平面法向量对对应的特征参数。

3.根据权利要求1所述的一种旋转轴标定方法，其特征在于，根据所述平面特征参数对计算第j组原始点云相对于第j-1组原始点云的粗配准姿态转换矩阵包括以下步骤：

步骤3.2.1，根据所述平面特征参数对中对应的质心坐标，计算第j组原始点云相对于第j-1组原始点云的平移矩阵；

步骤3.2.2，根据所述平面特征参数对中对应的平面方向向量，计算第j组原始点云相对于第j-1组原始点云的旋转矩阵

步骤3.2.3，根据平移矩阵和旋转矩阵，计算第j组原始点云相对于第j-1组原始点云的粗配准姿态转换矩阵

4.根据权利要求1所述的一种旋转轴标定方法，其特征在于，所述精配准采用ICP算法。