[发明专利]全视角扫描测量系统及其靶标测量方法

说明书

本发明涉及空间三维坐标的测量技术领域，公开了一种全视角扫描测量系统及其靶标测量方法。所述全视角扫描测量系统包括至少两个测量站，每个测量站以八棱镜鼓作为扫描转镜同步扫描获取测量站所面向的测量场的整体空间内的同一被测靶标的图像，所述方法包括：对获取的图像进行处理得到同一被测靶标在各测量站坐标系下的坐标信息；根据同一被测靶标在各测量站坐标系下的坐标信息计算同一被测靶标相对各测量站的水平角度和垂直角度；在特定测量模型下对同一被测靶标相对各测量站的方位角度信息进行三维坐标解算，得到被测靶标在系统空间坐标系下的空间三维坐标值。该方法适应于以八棱镜鼓作为扫描转镜的测量站，而且，通过本方法测量得到的靶标的三维坐标精度较高。

技术领域

本发明涉及空间三维坐标的测量技术领域，尤其涉及一种全视角扫描测量系统及其靶标测量方法。

背景技术

目前，大型构件和设备状态检测主要包括接触式和非接触式两种。接触式状态检测技术主要包括：人工采用卡具测量和三坐标测量机。非接触式检测技术主要有激光跟踪仪、3D激光测距仪、全站仪、经纬仪、视觉检测技术等。激光跟踪仪、3D激光测距仪、全站仪及经纬仪适于一般现场条件，但普遍存在视场角小、测量效率低，一次只能实现单点测量，无法实现大型构件或设备的表面信息测量。因此，现有技术中还没有较为有效的能够实时监控大型零件的变形和大空间内物体的运动状态的测量手段。

而且，在空间交会测量方面，现有方法测量精度较低，无法实现超大空间三维坐标的测量精确测量，从而无法提供较为有利的技术支持。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题之一是提供一种全视角扫描测量系统，该系统可测量视场角大，一次能够实现多点测量。另一方面还需要提供一种应用于全视角扫描测量系统的靶标测量方法，该方法适应于以多棱镜鼓作为扫描转镜的测量站，而且，通过本方法测量得到的靶标所处的三维坐标精度较高。

发明方案：一种全视角扫描测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：靶标和测量站

空间三维坐标获取模块；

靶标，为测量目标点；

测量站，由扫描转镜、线阵相机、光学镜头、图像处理模块、构成；其中扫描转镜由八棱镜鼓和单轴转台构成，图像处理模块的功能为根据同一被测靶标在各测量站坐标系下的图像像素坐标计算同一被测靶标相对各测量站的水平角度和垂直角度；

空间三维坐标获取模块的功能为在特定测量模型下对同一被测靶标相对各测量站的水平角度和垂直角度进行三维坐标解算，得到被测靶标在系统空间坐标系下的空间三维坐标值；

全视角扫描测量系统包括至少两个测量站，每个测量站以多棱镜鼓作为扫描转镜同步扫描获取同一被测靶标的图像；

所述特定测量模型为，单轴转台旋转轴线沿铅垂方向，八棱镜鼓中轴线与单轴转台旋转轴线重合，线阵相机成像平面与光学镜头光轴垂直，线阵相机成像平面与单轴转台旋转轴线平行；

所述单轴转台采用单轴立式转台，转台回转采用高精度空气轴承。

通过所述单轴转台的转动角度能够得到八棱镜鼓的转动角度。

所述光学镜头为f-θ透镜。

据本发明的另一方面，还提供了一种应用于全视角扫描测量系统的靶标测量方法，其特征在于，建立测量坐标系，以左侧测量站的中心为测量坐标系原点，X轴为两测量站中心连线在水平面的投影并指向右侧测量站，Z轴为通过原点的铅垂轴，方向向上，Y轴方向通过右手法则得到，通过对同一被测靶标相对各测量站的水平角度和垂直角度进行三维坐标解算，得到被测靶标在系统空间坐标系下的空间三维坐标值；

利用所述八棱镜鼓的转动角度与八棱镜鼓等效扫描角度关系，确定同一被测靶标相对各测量站的水平角度，计算表达式如下：