[发明专利]一种编码光三维测量的电磁定位拼接装置及方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及编码光三维测量领域，尤其涉及一种多视角点云数据的高精度、快速拼接方法。 

（二）背景技术

典型的编码光三维测量系统包括一个投影机和一个摄像机，投影机将编码光投射在被测表面，摄像机同时拍摄被测表面的图像。将图像信息与投影机、摄像机之间的方位参数相结合，即可计算出被测表面的形状数据。 

编码光三维测量系统单次只能测量物体的部分表面，要得到物体完整的形状数据，需要从不同角度(多视角)测量。由于在不同角度进行测量时的坐标系不同，必须将各角度测得的点云数据进行坐标转换，合成为同一坐标系的数据，即点云拼接。点云拼接的关键在于其精度、速度，以及对被测表面的影响。 

目前，用于编码光三维测量系统的点云拼接方法及装置主要可归纳为如下两类：①将编码光三维测量系统与精密机械或精密光学仪器刚性连接，由精密机械或精密光学仪器确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接精度高(取决于精密机械或精密光学仪器的定位精度)。不足是精密机械或精密光学仪器调整速度慢，即拼接速度慢。②在被测表面上或被测表面附近的靶标上设置标志点，以标志点为媒介确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接速度相对较快(根据测量图像即可完成拼接)。不足是拼接过程依靠图像处理，其中必须用到拟合、迭代算法，因此拼接精度低。此外，被测表面上的标志点还会对被测表面产生影响。 

综上，现有拼接方法及装置未能结合拼接精度和拼接速度的各自优势，未能使两者同时达到现有最高水平。 

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服现有的拼接方法及装置未能使拼接精度和拼接速度同时达到现有最高水平的不足，实现了编码光三维测量系统真正的实时拼接，电磁定位精度为0.00x mm ～ 0.0x mm之间的编码光三维测量的电磁定位拼接装置。 

本发明的目的是这样实现的：它包括测量单元架1、拼接单元架2、圆形载物台3和基台5，测量单元架1、拼接单元架2、圆形载物台3均设置在基台5上，测量单元架1上安装有编码光三维测量系统，拼接单元架2上安装有电磁定位主机，圆形载物台3上放置被测物，圆形载物台3通过支撑柱4安装在基台5上，圆形载物台3的上表面设置有1个安装定位测 头的槽6，槽6的底面设置有1个通孔7，槽6中安装有定位测头，定位测头与电磁定位主机通过数据电缆8电连接，数据电缆8由通孔7穿过。 

本发明还有这样一些技术特征： 

1、所述的支撑柱4由上下两段构成，上段与圆形载物台3下端面连接固定，下段固定在基台5上，上段与下段之间通过可调整上段与下段相对角度和高度的旋钮活动连接； 

2、所述的编码光三维测量系统包括一个投影机和一个摄像机，投影机固定在测量单元架1下部，摄像机通过旋钮活动连接在测量单元架1上部，摄像机在测量单元架1上的垂直高度(y方向)和绕垂直轴(回转方向t)的角度可通过旋钮调节并锁紧，投影机、摄像机通过数据线电连接完成编码光三维测量系统控制和数据运算的ARM9系统； 

3、所述的编码光三维测量的电磁定位拼接装置所有部件均由非金属型材制成。 

本发明中支撑柱4通过调节旋钮可锁紧固定圆形载物台3的角度及高度，并可以调节圆形载物台3升降。圆形载物台、定位测头、载物台上的被测物构成了运动坐标系；静止坐标系与运动坐标系之间的方位关系即编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系，由电磁定位主机与定位测头共同测得。本发明中所有机构均由非金属型材制成。 

本发明的另一目的在于提供一种编码光三维测量的电磁定位拼接方法，其具体方案为：它包括编码光三维测量系统和电磁定位系统，电磁定位系统由电磁定位主机与定位测头两部分组成，电磁定位系统通过数据电缆8传输和无线通信确定电磁定位主机与定位测头之间的相对位置关系，编码光三维测量系统、电磁定位主机、基台5处于同一静止坐标系中，圆形载物台3、圆形载物台3上的被测物、定位测头处于同一运动坐标系中，电磁定位主机与定位测头之间的方位关系即编码光三维测量系统与被测物之间的方位关系，被测物在圆形载物台3的带动下旋转、升降，被测物的各个被测局部与编码光三维测量系统之间方位关系均可由电磁定位系统测得。 

本发明还有这样一些技术特征：