[发明专利]一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量系统及方法

说明书

本发明一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量系统及方法，针对大尺寸空间的静态测量任务，利用空间格雷码投影的前方交会测量系统实现架构与测量原理，仅需利用数台投影仪在空间布站，通过数台投影仪对测量空间分时进行格雷码投影，经过简单的分时编码控制实现投影，光电传感器接受时序投影码并解码，即可借助光电传感器基于前方交汇原理实现空间坐标的测量，由此得到光电传感器在各个投影仪坐标系的等效射线，进而基于前方交会原理完成光电传感器坐标解算。该测量系统工作原理简单，方法执行稳定；系统硬件架构简单，控制系统简单，成本低；由于自身不涉及运动机构，误差源较少，易于维持比较稳定的测量精度。

技术领域

本发明属于大尺寸空间测量领域，涉及一种大尺寸测量技术的实现，具体为一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量系统及方法。

背景技术

测量范围超过1m×1m×1m的任务，一般归为大尺寸空间测量。在大型装备的制造、装配与检测过程中有着迫切需求，如飞机壁板的对接装配、火箭筒段的对接装配、卫星天线的调整、船舶的零部件定位，以及大型建筑物的特征点测量与测绘等，都需要具有大尺度空间测量能力的仪器支持，如经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、室内GPS、数字摄影测量、测量臂等。

这些测量设备，在成本与实时方面都存在一定的优点与限制：经纬仪多用于大型场景测绘，但是测量为单点式，测量效率较低；全站仪价格昂贵，测量精度高，但也为单点式测量，效率较低；激光经纬仪测量精度高，测量效率高，但是价格昂贵，对使用环境敏感；室内GPS测量精度在亚毫米，可支持并行测量，但是系统配置价格较为昂贵；数字摄影测量也应用广泛，但是需要布设反光标志等，实施较为繁琐。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量系统及方法，成本低廉、实时方便、工作稳定、测量精度能力适中的测量系统，能够满足一定尺度空间内的测量任务。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，包括如下步骤，

步骤1，控制设置在测量场景周边或其中的至少2台投影仪，对位于有效测量空间内的待测目标物体进行如下循环的投影步骤；

步骤1.1，控制所有投影仪作如下同步投影操作：投影全黑编码持续时间T0，然后投影全白编码持续时间T0，投影全黑编码持续时间T0，然后投影全白编码持续时间T0；

步骤1.2，依次控制投影仪分别进行如下的投影操作，投影沿X方向的平面格雷码，每位格雷码对应图像持续时间Tc，然后投影沿Y方向的平面格雷码，每位格雷码对应图像持续时间Tc；

步骤1.3，待所有的n台投影仪都完成投影后，返回步骤1.1；

步骤2，通过设置在待测目标物体上的光电传感器，对待测目标物体上的空间坐标进行标定，并循环执行如下步骤；

步骤2.1，光电传感器在投影仪的投影编码光作用下，对于黑白投影图案产生能够区分的编码信号；光电传感器根据香农采样原理对这些能够区分的信号按照设定的频率进行采集并存储，并记录发生的时序信号；

步骤2.2，光电传感器对采集到的时序信号进行识别：当检测到两个T0宽度的编码信号时，认为是一个同步基准，即为全部投影仪时序对齐；然后光电传感器按投影仪按位置接受2n个M位的格雷码；

步骤2.3，输出得到的2n个M位的格雷码，然后返回步骤2.1；

步骤3，对输出的2n个M位的格雷码进行计算得到对应光电传感器的空间坐标，从而完成对待测目标物体标定点的测量，待全部标定点完成测量后实现对待测目标物体的测量。

优选的，步骤3的具体步骤如下，

步骤3.1，接受每一光电传感器发送的2n个M位的格雷码；