[发明专利]视觉测量仪和视觉测量方法

说明书

本申请公开了一种视觉测量仪和视觉测量方法,其中视觉测量仪包括：机身，水平度盘，垂直度盘，镜头，图像传感器以及水平传感器，水平方向调节旋钮，垂直方向调节旋钮；水平度盘的中心轴和镜头的主光轴均分别垂直于垂直度盘的中心轴，并且水平度盘的中心轴、镜头的主光轴和垂直度盘的中心轴相交于一点，镜头的主光轴与图像传感器的像平面垂直相交，图像传感器的感光单元阵列的行阵与垂直度盘的中心轴平行，图像传感器的感光单元阵列的列阵与垂直度盘的中心轴垂直，水平传感器的中心轴与水平度盘的中心轴平行。本申请具有非接触、高精度、高效率的特点，并且大大提高了摄影测量的精度。

技术领域

本申请涉及一种视觉测量仪和视觉测量方法。

背景技术

对于被测物体的空间三维尺寸和位置测量，一般采用激光跟踪仪系统或数字近景摄影测量系统。激光跟踪仪系统通过度盘测量角度以及激光测距，来获取被测物体的空间信息，其具有高精度、可靠性强等优点。数字近景摄影测量系统是通过相机在不同的位置和方向获取同一物体的2幅以上的数字图像，经图像处理匹配等相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标，其具有非接触、高效率等显著优点。

在航空航天、造船、核能、轨道交通、大科学装置等领域中，由于被测物体的一些特殊性，对测量仪器提出了非接触、高精度、高效率的要求。而激光跟踪仪系统在测量过程中，获取仪器至被测物体之间的距离和角度时，需要将反射镜直接安放在被测物体的表面，无法满足非接触测量的要求；同时，激光跟踪仪测量方式为逐点测量，效率较低，耗时较多。数字近景摄影测量系统，采用点阵测量，效率非常高，而且测量时可在被测物体上永久安装测量目标，可以满足非接触测量的要求。但是由于数字近景摄影测量系统需要解算不同测量站位的相机之间的相对位置和姿态关系，而完全依赖相机拍摄到的外部目标点来建立不同相机站位之间的联系，将无法达到较高的测量精度；同时，数字近景摄影测量系统没有垂线基准，无法直接获取被测物体的水平姿态和高差。

Leica公司生产的TS16全站仪，除了具有度盘测量角度信息外，还在全站仪的望远镜上方加载了一个相机，因此，TS16也可以用来进行摄影测量，同时获取相片之间的角度信息。但是这样做的主要目的不是为了摄影测量，而是为了用相机图像辅助瞄准全站仪目标。全站仪都是采用人眼观测，即人眼通过望远镜的视准轴瞄准目标观测，这样人眼容易疲劳而且效率不高。TS16全站仪通过相机在触摸显示屏上显示望远镜视场的图像，用户触摸显示屏上的被测物体的图像，驱动全站仪的视准轴粗略瞄准被测对象，这样节省了瞄准时间。因此， TS16全站仪主要目的不是用来进行摄影测量，它主要还是采用度盘测角和电磁波测距来确定目标坐标。其缺点为：1、TS16相机的主光轴与全站仪的视准轴不同轴，相机的焦点或像平面与全站仪的仪器中心点没有确定的位置关系；2、TS16 相机主要参数为：500万像素，视场为19.4°，相机传感器及镜头分辨率低、视场狭窄。虽然TS16可以通过用户自行标定的方法来确定主光轴与视准轴的关系以及相机的焦点或像平面与全站仪的仪器中心点的位置关系，但是在水平度盘和垂直度盘运动的综合作用下，系统复杂度大幅提升,无法达到较高精度。

发明内容

本申请的目的是：针对上述技术问题，本申请提出一种视觉测量仪及视觉测量方法，其具有非接触、高精度、高效率的特点，并且大大提高了摄影测量的精度。

为了达到上述目的，本申请的技术方案是：

一种视觉测量仪,包括：

机身；

水平度盘，该水平度盘连接在所述机身上，并能够绕其竖直布置的中心轴旋转运动；

垂直度盘，该垂直度盘连接在所述机身上，并能够绕其水平布置的中心轴旋转运动；

固定在所述垂直度盘上且相互连接的镜头和图像传感器；以及

与所述机身固定的水平传感器；