[发明专利]一种基于三点编码标记点的车架的关键点测量方法

权利要求书

1.一种基于三点编码标记点的车架的关键点测量方法，其特征是，它包括用于测量孔位的车架，用于提供空间位置信息的编码标记点，用于建立高精度坐标基准的十字靶标、标尺，用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机，用于采集图像的一个高精度彩色或者黑白照相机，以及用于标记点与车架空位连接的零件，所述的用于提供空间位置信息的编码标记点的设计，其特征是：编码标记点图案是矩形，若背景是黑色或灰色的情况下，其编码图案是白色的，或编码标记图案是黑色或灰色背景为白色，所述的编码图案是分段圆弧，各圆弧截自同一个圆环，各编码标记点的编码方案和编号事先已经确定，通过标记点图案设计差别使得每个编码标记点都有唯一的编码号，矩形图案的中心处、矩形的两条对角线中的一条的两端和此对角线的左侧或右侧分别存在这一个与圆弧同色的圆，且四个圆的大小相同，中心处的圆心与圆环的圆心相同，矩形对角线的三个圆心的连线构成一个三角形其中一个边，线段的两个端点分别与另一个圆的圆心分别相连构成三角形的另外两条边，关键点与中心圆心的距离固定，除标记图案中心的圆外，其他三个圆即为所述的三点。

2.根据权利要求书1所述的编码标记点、十字靶标系统、标尺系统，通过计算机算法根据权利要求1所述的照相机拍到图像确定测量基准后，通过计算机算法计算权利要求1所述的车架关键点的三维坐标，其特征是，包括以下步骤：

第一步：在被测物体关键尺寸部位利用零件安装上权利要求1所述的编码标记点，将十字靶标和标尺摆放在被测物体附近，利用高精度数码照相机对含有十字靶标和标尺的被测物体进行拍照，更换拍摄位置和角度继续拍摄被测物体，直到被测物体所有的编码标记点都被拍摄完毕，拍照的原则是：相邻两个图像含有至少3个公共编码标记点

第二步：利用第一步所拍摄到含有已知十字靶标和标尺的编码标记点信息，解算出所述照相机在空间中的3个拍摄位置

第三步：利用第二步所得到的所述照相机的三个拍摄位置信息，通过计算机算法计算十字靶标和标尺之外所拍摄到车架关每个关键点上面的编码标记点上四个圆心的三维坐标

第四步：根据第三步所得到的标记点上四个圆心的坐标解算关键点的坐标，假设C(x3，y3，z3)是标记点图案左上的圆心坐标，B(x2，y2，z2)是标记点图案右下的圆心坐标，标记点图案左下的圆心坐标，D(x4，y4，z4)标记点图案中间圆心坐标，A(x1，y1，z1)是另一个圆的圆心坐标，待求的关键点的坐标设为P5(x5，y5，z5)的解算过程如下：

BA→=(x1-x2,y1-y2,z1-z2),]]>BC→=(x3-x2,y3-y2,z3-z2)]]>

则编码标记图案平面的法向量为

=[(z3-z2)(y1-y2)-(y3-y2)(z1-z2),(x3-x2)(z1-z2)-(x1-x2)(z3-z2),(x1-x2)(y3-y2)-(x3-x2)(y1-y2)]]]>

并令n→=(m,l,n)]]>

其中m＝(z3-z2)(y1-y2)-(y3-y2)(z1-z2)

l＝(x3-x2)(z1-z2)-(x1-x2)(z3-z2)

n＝(x1-x2)(y3-y2)-(x3-x2)(y1-y2)

则图案平面平面方程为m(x-x4)+l(y-y4)+n(z-z4)＝0即mx+ly+nz-(mx4+ly4+nz4)＝0

因中心圆心D和关键点E所在的直线与平面垂直，所以直线的方向向量即是平面的法向量，则直线方程为：

x-x4m=y-y4l=z-z4n=t]]>

x＝mt+x4，y＝lt+y4，z＝nt+z4

D与E点的距离为D，设E点的坐标(x5，y5，z5)，且满足x5＝mt+x4，y5＝lt+y4，

z5＝nt+z4故有

(x5-x4)2+(y5-y4)2+(z5-z4)2=D]]>

从而D=(mt)2+(lt)2+(nt)2]]>

则有

则E点的坐标为

第五步：利用第四步所得到的编码标记点信息，依次计算第一步图片中车间关键位置的编码标记点的三维坐标。