[发明专利]光笔式便携三坐标测量系统中测头中心位置的标定方法

摘要

本发明公开了光笔式便携三坐标测量系统中测头中心位置的标定方法，利用一个标准锥，将光笔测头放在锥孔中，慢慢转动光笔，CCD相机摄取到图像并传到计算机处理后，得到光笔坐标系和相机坐标系的旋转平移矩阵，由于标准锥和CCD相机是相对固定的，并且光笔本身为刚性物体，根据测头中心在光笔坐标系下和相机坐标系下的位置不变性，通过算法求解测头中心在光笔坐标系下的坐标。该方法能够在测量现场快捷准确的实现光笔式便携三坐标测量系统中测头中心位置的标定。

主权项

光笔式便携三坐标测量系统中测头中心位置的标定方法，其特征在于，按照下述步骤进行：利用一个标准锥，将光笔测头放在锥孔中，慢慢转动光笔，CCD相机摄取到图像并传到计算机处理后，得到光笔坐标系和相机坐标系的旋转平移矩阵，由于标准锥和CCD相机是相对固定的，并且光笔本身为刚性物体，根据测头中心在光笔坐标系下和相机坐标系下的位置不变性，通过算法求解测头中心在光笔坐标系下的坐标，所述算法的基本原理为：测头中心在相机坐标系下和光笔坐标系的坐标分别为(u，v，w)T、(x，y，z)T。根据空间点从光笔坐标系到相机坐标系的旋转平移关系，可知： x y z = R T · u v w 1 旋转平移矩阵R和T可以通过相机透视变换模型并结合牛顿‑高斯法求解得到。设光笔转动到第i个位置时，测头中心在相机坐标系下的实际坐标为(ui，vi，wi)T，理想值为(u，v，w)T，则可得最优化目标函数： g ( X ) = Σ i = 1 n ( f i ) 2 其中， f i ( x , y , z , u , v , w ) = ( u i - u ) 2 + ( v i - v ) 2 + ( w i - w ) 2 , 优化变量X＝(x，y，z，u，v，w)，即测头中心在光笔坐标系和相机坐标系下的坐标系统的非线性方程组为：fi(x，y，z，u，v，w)＝0 i＝1，2，L，n可以使用最小二乘解的广义逆法求解此方程组，即可得到相应的坐标(u，v，w)T、(x，y，z)T。