[发明专利]大型构件非接触式三维测量系统及数据拼接方法

权利要求书

1.一种数据拼接方法，特征在于，该方法用于大型构件非接触式三维测量系统，所述大型构件非接触式三维测量系统包括三维相机，固定在三维相机上的三维角度传感器，与三维相机刚性连接的激光靶标；标定物、视觉伺服激光跟踪仪、多关节机器人、导航车和载物台，其中：

所述标定物放置在所述载物台上；

所述三维相机与所述三维角度传感器及激光靶标刚性连接并安装到所述多关节机器人末端，所述三维相机用于对所述标定物进行拍摄；

所述多关节机器人安装到所述导航车上，通过控制所述多关节机器人及所述导航车移动所述三维相机的拍摄位置及调整所述三维相机的拍摄姿态；

所述视觉伺服激光跟踪仪用于通过视觉伺服跟踪所述激光靶标的位置并通过激光测距方法测量所述激光靶标在所述视觉伺服激光跟踪仪坐标系下的三维坐标值；

所述数据拼接方法标定包括以下步骤：

（1）将所述标定物放置于所述载物台上，控制所述多关节机器人和所述导航车调整所述三维相机的位置和拍摄角度，使所述三维相机能够清晰的拍摄标所述定物上的某一标定球，获得所述标定球中心在三维相机坐标系中的计算值，记为：

同时，获取所述三维角度传感器在X、Y、Z三个方向上的角度信息，分别记为α，β，γ，并通过以下方法计算得到角度矩阵：

其中，

同时，获取所述激光靶标在所述视觉伺服激光跟踪仪坐标系中的坐标值，记为

上述公式中，为第次拍摄所获数值

（2）改变所述三维相机的拍摄角度和姿态，对步骤（1）中的标定球进行三维拍摄，获得第次的数据，记为：

（3）通过以下方程可求得所述三维相机的平移旋转矩阵

（4）更换标定球，重复步骤（1）至步骤（3），获得在不同标定球所对应的一组平移旋转矩阵，优化平均后得到最终的标定矩阵组：

数据拼接方法通过以 下公式获得：

其中为三维相机坐标系中的三维点云坐标，为激光靶标在视觉伺服激光跟踪仪坐标系下的坐标值，、、矩阵组。

2.根据权利要求1所述的数据拼接方法，其特征在于，所述标定物包括底座、半球体和标定球，所述半球体安装在所述底座上，所述半球体的半球面上设置有若干支撑杆，所述标定球分别安装在所述支撑杆上。