[发明专利]一种基于智能反向定位的便携式探测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于智能反向定位的便携式探测方法及系统，预先设置稳定参考体作为测量光笔匹配的辅助测量场景，在稳定参考体表面固定若干标志点和编码片作为靶标，校准测量光笔的探针与单目相机之间的位置关系，获得探针与相机之间的相对位姿，通过单目相机识别稳定参考体的编码片及标志点，对单目相机和探针进行定位定姿，实现智能反向定位。根据探针的位姿得到待测工件上被测点的三维坐标，实现单目相机便携式、接触式探测三维坐标。本发明将靶标设置在稳定参考体上，不局限在测量光笔本身上，靶标数量多，使得测量精度提升，并且扩大了测量光笔的测量范围。

技术领域

本发明涉及摄影测量和定位技术领域，尤其涉及一种基于智能反向定位 的便携式探测方法及系统。

背景技术

随着高端智能制造行业的发展，各种高端智能制造技术不断涌现。传统 工业的测量手段基于扫描分析及硬接触式的分析比对，硬接触式的一般分为 关节臂、三坐标测量机，这种方式比较固定，场景较为固定，即诞生了利用 智能反向定位方法，实现便携式探测的方法系统；

高端制造业的发展，对产品质量有更高的要求，因此对工业产品的测量 和检测也有更高的要求，轻巧化，便携性，实时智能处理，良好的人机交互， 自动化工作都是需要考虑的。

目前市场上出现的，以及文献中可以检索到的测量光笔(CMM Probe) 分成两大类，其一是三坐标测量机、六轴或八轴机械臂等和Probe组成一体， 由这些机械运动装置通过电机的转动角度经过数学变换测量Probe探针的位 置，其二是标志点、发光LED等(统称靶标)和Probe组成一体，用单个相 机、双相机或多个相机，跟踪Probe上的标志点或发光LED，进而解算出Probe 探针的位置。

第一种Probe的缺点是，测量范围受限于机械运动装置的尺寸，且这种 装置通常很笨重，不便携带。

第二种Probe的缺点是，Probe上的靶标的数量十分有限，且靶标的尺寸 有限，大大降低了Probe的精度。另外，单个相机的跟踪，精度往往不高(主 要原因是靶标尺寸有限)，而双相机的跟踪，往往需要两个相机之间有足够 长的距离，使得设备的尺寸往往很大，限制携带的便捷性。另外，相机的视 野范围有限，不论是单相机还是双相机，都需要让相机的位置保持不动，这 样测量范围受相机视野范围的限制。

发明内容

本发明实施例提供一种基于智能反向定位的便携式探测方法及系统，通 过单目相机识别稳定参考体的编码片及标志点，实现单目相机和探针的定位 定姿，进而根据探针的位姿得到待测工件上被测点的三维坐标。

第一方面，本发明实施例提供一种基于智能反向定位的便携式探测方法， 包括：

S1，预先设置稳定参考体作为测量光笔匹配的辅助测量场景，在稳定参 考体表面固定若干标志点和编码片作为靶标；通过单目相机的摄影测量功能 采集预先测量稳定参考体表面的标志点坐标及编码片坐标；

S2，校准测量光笔的探针与单目相机之间的位置关系，获得探针与相机 之间的相对位姿；其中，探针和单目相机刚性连接；

S3，根据单目相机视野范围内的至少3个标志点/编码片坐标，计算所述 单目相机的位姿；

S4，根据所述单目相机的位姿，以及探针与相机之间的相对位姿，获得 探针的位姿；

S5，根据探针的位姿获得待测工件上被测点的三维坐标。

可选的，步骤S1中，通过单目相机的摄影测量功能采集预先测量稳定参 考体表面的标志点坐标及编码片坐标，包括：

使用单目相机拍摄稳定参考体表面标志点和编码片的影像；

根据标志点和编码片的影像，提取标志点坐标和编码片坐标。