[发明专利]一种3D线激光轮廓传感器的快速标定方法

权利要求书

1.一种3D线激光轮廓传感器的快速标定方法，其特征在于：所述的快速标定方法为：预先加工一块标定块，任意安装3D线激光轮廓传感器后，对标定块进行扫描1帧，然后从该帧的轮廓信息中提取5个标记点的坐标并计算距离，计算出传送带方向与激光平面的垂直方向之间的关系，实现快速标定；

具体步骤如下：

步骤一、首先设计一种可提取三维标记点的标定块，其中P1面、P3面与P2面垂直，AP、BP、CP、DP、OP是5条细线，用来提取与激光平面相交的5个标记点A′、B′、C′、D′、O′,其中OP线与P1面垂直，且与P2面长边平行；ABCD为正方形；

步骤二、将3D线激光轮廓传感器任意方式安装在传送带上方，产生激光平面，保证能扫描到传送带上的物体；将3D线激光轮廓传感器以及编码器连接到电脑，将标定块放置在传送带上进行扫描，且保证P2面长边与传送带方向重合，并让标定块通过光平面时拍一帧获取当前的标定块轮廓，3D线激光轮廓传感器此时要保证五条细线都在激光平面下清晰可见，3D线激光轮廓传感器传回5个交点A′、B′、C′、D′、O′的坐标；

步骤三、计算5个交点A′、B′、C′、D′、O′之间的距离，带入推导的方程，便可获取传送带方向在3D线激光轮廓传感器坐标系下的3个余弦值，具体如下：

首先截取PAC平面，并经过O点做A′C′的平行线，便可获得推导模型，PO、AC的长度由标定块确定，A′O′以及C′O′的长度可由3D线激光轮廓传感器获取的坐标点计算得到，由三角关系，可知：

联立这四个方程便可解得：

由于底面ABCD的尺寸已知，则将传送带的坐标系建立在ABCD平面上，且O点为原点，OP为传送带的正方向，由于QO的长度计算得到了，那么便可在传送带坐标系上计算A″点的坐标，并且OA″的矢量计算得到，同理OB″的矢量也可计算得到；

OA″与OB″两矢量叉乘便可获得激光平面的法向矢量方向OC″，并进行归一化处理；以上便是标定了传送带方向在3D线激光轮廓传感器坐标系下的3个余弦值，推导出传送带方向矢量V(dx,dy,dz)，从而实现了快速标定3D线激光轮廓传感器坐标系下传送带方向的标定；

步骤四、实现了快速标定激光平面与传送带方向关系的标定后，对3D线激光轮廓传感器所扫描到的每一帧的点云进行补偿，以此来还原真实、未变形的点云数据，具体如下：

设真实点云点为p(x,y,z)，拼接错误点为p′(x′,y′,z′)，则由传送带方向矢量V来还原p点：

p(x,y,z)＝x’+y’*dx，y’+y’*dy，z’+y’*dz；

通过上述公式，遍历整个点云，以此来还原真实的、未变形的点云，以上从3D线激光轮廓传感器获取点云，再到补偿点云，整个计算过程都由计算机软件来协助计算，求得了拼接方向，便可对原始的拼接方向进行补偿，从而获得真实的、无变形的点云数据。