[发明专利]一种基于智能反向定位的便携式探测方法及系统

权利要求书

1.一种基于智能反向定位的便携式探测方法，其特征在于，包括：

S1，预先设置稳定参考体作为测量光笔匹配的辅助测量场景，在稳定参考体表面固定若干标志点和编码片作为靶标；通过单目相机的摄影测量功能采集稳定参考体表面的标志点坐标及编码片坐标；

S2，校准测量光笔的探针与单目相机之间的位置关系，获得探针与相机之间的相对位姿；其中，探针和单目相机刚性连接；

S3，根据单目相机视野范围内的至少3个标志点/编码片坐标，计算所述单目相机的位姿；

S4，根据所述单目相机的位姿，以及探针与相机之间的相对位姿，获得探针的位姿；

S5，根据探针的位姿获得待测工件上被测点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的基于智能反向定位的便携式探测方法，其特征在于，步骤S1中，通过单目相机的摄影测量功能采集稳定参考体表面标志点坐标及编码片坐标，包括：

使用单目相机拍摄稳定参考体表面标志点和编码片的影像；

根据标志点和编码片的影像，提取标志点坐标和编码片坐标。

3.根据权利要求1所述的基于智能反向定位的便携式探测方法，其特征在于，步骤S2中，所述校准测量光笔的探针与单目相机之间的位置关系，获得探针与相机之间的相对位姿，具体包括：

将校准锥稳定放置在稳定参考体内，将测量光笔的探针探头稳定放置在校准锥内摆放不同的姿态，通过单目相机获取探针探头不同姿态下的的旋转平移矩阵，进而计算探针与单目相机之间的相对位姿。

4.根据权利要求1所述的基于智能反向定位的便携式探测方法，其特征在于，在步骤S3之前，还包括：

将稳定参考体的编码片坐标，按照预先设定的规则进行编号。

5.根据权利要求1所述的基于智能反向定位的便携式探测方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据单目相机视野范围内的至少3个标志点/编码片坐标，计算所述单目相机的位姿，具体包括：

已知三个标志点/编码片A、B、C的坐标，单目相机的聚焦中心位于P点，已知a'＝|BC|、b'＝|AC|、c'＝|AB|；令X＝|PA|、Y＝|PB|、Z＝|PC|；令X＝xZ，Y＝yZ；已知α＝PB，PC，β＝PA，PB，γ＝PA，PC；

令a'²＝ac'²、b'²＝bc'²、c'²＝vZ²、p＝2cosα、q＝2cosβ、r＝2cosγ，则有a'²＝ac'²＝avZ²，b'²＝bc'²＝bvZ²；

由P、A、B、C不共面得出约束方程：p²+q²+r²-pqr-1≠0；

根据三角形的余弦定理，能够在P、A、B、C四个点构成的三个三角形中得出如下公式：

Y²+Z²-2YZcosα＝a'² (1)

X²+Z²-2XZcosβ＝b'² (2)

Y²+X²-2YXcosγ＝c'² (3)

根据定义的参数关系，将上述三个公式(1)(2)(3)转换为以下方程：

(1-a)y²-ax²+axyr-yp+1＝0 (4)

(1-b)x²-by²+bxyr-xq+1＝0 (5)

根据方程(4)(5)，采用吴零点分解方法，求解出x、y和v；结合参数关系bc'²＝bvZ²、X＝xZ，Y＝yZ，求得X、Y和Z；

求出A、B、C点到单目相机聚焦中心的距离X、Y、Z后，根据三角形相似原理，分别求出A，B，C点在相机坐标系下的坐标，结合预先测量的标志点/编码片坐标，得到单目相机的位姿。