專利名稱：基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量方法及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及精密測量裝置，特別涉及基于自動視覺引導的大尺寸空間(三維)坐標自動跟蹤測量技術和裝置。具體講，本發明涉及基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量技術及裝置。
背景技術：
大尺寸空間坐標測量原理和方法是大型設備制造中的核心技術，在大型超大型工件設備如飛機(航天器)機身、船舶殼體、機電能源設備、鐵路車輛等關系國民經濟和國防安全的領域內具有廣泛的應用前景。在國家新近發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中，已將以大型(超大型)為主要內容的極端制造技術，列入為先進制造領域內的前沿技術，予以重點研究。
傳統實現大尺寸空間坐標測量主要有以下幾大類測量方案機器視覺多傳感器測量系統、經緯儀測量系統和單站及多站激光跟蹤測量系統等。機器視覺多傳感器測量系統由多組視覺傳感器組成，具有測量速度快、非接觸、能在惡劣的環境中使用等優點，但其系統結構復雜，尺寸鏈接傳遞環節較多，傳感器安裝位置固定，測量不具備柔性，且其測量精度受到光照條件影響，因而精度控制較為困難；經緯儀測量系統是由兩臺經緯儀，一個長度標準器與計算機聯機，構成的大尺寸空間測量系統(經緯儀測量系統)，具有測量范圍大、非接觸及現場測量、精度高，可實現動態測量及全姿態測量的優點，但此系統需人工瞄準，不能自動識別、跟蹤測量多個目標，不能實現測量自動化，因而具有測量速度慢，測量精度受到人為因素的影響，不具有較高的測量重復性；單站及多站激光跟蹤測量系統是基于激光干涉測距和基于類似經緯儀的角度測量原理，其測長具有很高的精度，但其測角精度無法與其測長精度匹配，且存在不能自動識別、跟蹤目標及斷光續接等問題。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量方法及檢測裝置，該裝置具有測量速度快、非接觸、能在惡劣的環境中使用、較高的測量重復性特點，本發明采用的技術方案是，基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量方法，借助于激光經緯儀、帶十字靶心的基準尺、可變焦攝像機、計算機實現，并進一步包括如下步驟a、進行兩臺經緯儀之間的精確互瞄，互瞄完成后，在兩臺經緯儀的公共視場內放置帶十字靶心的基準尺，通過測量基準尺十字靶心，實現兩臺緯儀間的定向；b、同上一步驟，通過對任意兩臺經緯儀間的定向，建立多經緯儀間的交匯約束關系；c、打開經緯儀激光電源，使經緯儀激光光點大致在被測點臨近位置，打開可變焦攝像機，并將攝像機的焦距調至最小，使其視場最大，從而保證攝像機能拍攝到被測點及激光光點，通過計算機對攝像機拍攝的圖像進行處理，所得的信息反饋給經緯儀控制機構，調整經緯儀激光器(視準器)的位置，使激光光點逐漸接近被測點，同時，所得的信息也反饋給視覺控制機構，使激光光點及被測點位于攝像機視場中心位置；d、通過逐漸增大攝像機的焦距，提高攝像機放大倍數，從而提高其分辨率和測量精度，進一步自動調整經緯儀激光器的位置，使激光光點進一步接近被測點，當攝像機焦距調整至最大時，經緯儀通過可變焦攝像機的引導完成對被測點的自動識別及測量，由各經緯儀間的交匯約束實現大尺寸內空間坐標的自動識別及精密測量。
基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量裝置，包括激光經緯儀、帶十字靶心的基準尺、可變焦攝像機、計算機，在每兩臺經緯儀的公共視場內放置有帶十字靶心的基準尺，攝像機和計算機相連，計算機分別和經緯儀控制機構、視覺控制機構相連。
本發明提供的可以帶來如下效果由于本發明引入自動視覺引導功能，降低了系統對人力的要求，消除了因人為因素帶來的誤差，最大程度利用了經緯儀的測角精度，可實現多點自動搜索、識別、跟蹤和瞄準，可提高測量速度，測量精度不再受到人為因素的影響，從而提高測量精度，實現測量完全自動化。
圖1為經緯儀定向過程圖。圖2為自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量過程原理圖。
圖中，1左經緯儀TL，2右經緯儀TR，3基準尺R，4左十字靶心OL，5右十字靶心OR，6可變焦攝像機C，7被測物M，8被測點物O。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
本發明一種全新的自動測量大尺寸空間坐標的技術和裝置，其獨特之處在于引入自動視覺引導功能，降低了系統對人力的要求，消除了因人為因素帶來的誤差最大程度利用了經緯儀的測角精度，可實現多點自動搜索、識別、跟蹤和瞄準，可提高測量速度，測量精度不再受到人為因素的影響，從而提高測量精度，實現測量完全自動化。
如圖1所示，左經緯儀TL和右經緯儀TR進行精確互瞄，互瞄完成后，在兩臺經緯儀的公共視場內放置帶十字靶心的基準尺R，左經緯儀TL和右經緯儀TR分別測量左十字靶心OL和右十字靶心OR，通過測量結果完成左經緯儀TL和右經緯儀TR間的定向。
如圖2所示，首先打開左、右經緯儀TL、TR激光電源，使經緯儀激光光點大致在被測點臨近位置，打開可變焦攝像機C，并將攝像機的焦距調至最小，使其視場最大，從而保證攝像機能拍攝到被測點O及激光光點，攝像機拍攝的圖像經計算機處理后，所得的信息反饋給左、右經緯儀TL、TR控制機構，通過控制機構調整左、右經緯儀TL、TR左經緯儀TL激光器(視準軸)，使激光光點逐漸接近被測點O，同時，所得的信息也反饋給視覺控服機構，通過視覺控服機構調整可變焦攝像機位置，使激光光點及被測點O位于攝像機視場中心位置；然后，通過逐漸增大攝像機C的焦距(雖然會縮小攝像機C的視場，但通過上一步，已能保證激光光點和被測點O在攝像機C視場范圍內)，提高攝像機C放大倍數，從而提高其分辨率和測量精度，進一步自動調整左、右經緯儀TL、TR經緯儀激光器(視準軸)的位置，使激光光點進一步接近被測點O，當攝像C焦距增至最大時，左、右經緯儀TL、TR經緯儀完成對被測點O的自動識別及測量，通過測量多點及各經緯儀間的交匯約束實現被測物M自動識別及精密測量。
權利要求
1.一種基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量方法，借助于激光經緯儀、帶十字靶心的基準尺、可變焦攝像機、計算機實現，并進一步包括如下步驟a、進行兩臺經緯儀之間的精確互瞄，互瞄完成后，在兩臺經緯儀的公共視場內放置帶十字靶心的基準尺，通過測量基準尺十字靶心，實現兩臺緯儀間的定向；b、同上一步驟，通過對任意兩臺經緯儀間的定向，建立多經緯儀間的交匯約束關系；c、打開經緯儀激光電源，使經緯儀激光光點大致在被測點臨近位置，打開可變焦攝像機，并將攝像機的焦距調至最小，使其視場最大，從而保證攝像機能拍攝到被測點及激光光點，通過計算機對攝像機拍攝的圖像進行處理，所得的信息反饋給經緯儀控制機構，調整經緯儀激光器(視準器)的位置，使激光光點逐漸接近被測點，同時，所得的信息也反饋給視覺控制機構，使激光光點及被測點位于攝像機視場中心位置；d、通過逐漸增大攝像機的焦距，提高攝像機放大倍數，從而提高其分辨率和測量精度，進一步自動調整經緯儀激光器的位置，使激光光點進一步接近被測點，當攝像機焦距調整至最大時，經緯儀通過可變焦攝像機的引導完成對被測點的自動識別及測量，由各經緯儀間的交匯約束實現大尺寸內空間坐標的自動識別及精密測量。
2.一種基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量裝置，包括激光經緯儀、帶十字靶心的基準尺、可變焦攝像機、計算機，在每兩臺經緯儀的公共視場內放置有帶十字靶心的基準尺，攝像機和計算機相連，計算機分別和經緯儀控制機構、視覺控制機構相連。
全文摘要
本發明涉及精密測量裝置，具體講，本發明涉及基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量技術及裝置。本發明的目的是提供一種基于自動視覺引導的大尺寸空間坐標測量方法及檢測裝置，該裝置具有測量速度快、非接觸、能在惡劣的環境中使用、較高的測量重復性特點，本發明采用的技術方案是，經緯儀通過可變焦攝像機的引導完成對被測點的自動識別及測量，由各經緯儀間的交匯約束實現大尺寸內空間坐標的自動識別及精密測量。本發明主要應用于基于自動視覺引導的大尺寸空間(三維)坐標自動跟蹤測量技術和裝置。
文檔編號G01B21/02GK1963382SQ20061012944
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月16日 優先權日2006年11月16日
發明者邾繼貴, 劉常杰, 吳斌, 李艷軍 申請人:天津大學
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