基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于惯性导航和扫描测量的自定位流动式快速扫描测量装置。
【背景技术】
[0002] 常用的=维形貌测量方法有使用=坐标测量机或关节臂、经绅仪等测量方法，但 是由于现在越来越多的产品依据功能和尺寸要求设计为各种复杂曲面或者大尺寸型面，常 用测量方法存在测量空间受限、效率低、工作量大等缺点，其应用领域受到限制，所W扫描 测量得到应用和发展。
[0003] 扫描测量是目前最常用的快速S维形貌测量方法，但是目前主要的扫描测量方式 和市场销售的产品都是固定式扫描方式或增加各种机构约束的有导轨和限位的扫描方式， 对于目前大量出现的复杂曲面及其组合形貌的测量极为不便，甚至无法实现。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于惯性导航和扫描测量的自定位 流动式快速扫描测量装置。本发明可W避免外界硬约束的测量限制，显著提高测量的效率。 同时，在任何位置都可W自主定位，降低对被测表面的破坏，覆盖全部被测型面。满足工业 现场便捷式使用的要求。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于惯性导航的自定位流动式快速扫 描测量装置，包括用于实施密集点云=维坐标扫描测量的双目结构光扫描单元，所述双目 结构光扫描单元包括第一工业相机、第二工业相机和一个结构光投射器，所述第一工业相 机和第二工业相机光轴的夹角为60°，分别围绕所述第一工业相机和第二工业相机光轴的 法线方向布置有多个LED,所述第一工业相机和第二工业相机均分别安装有干设滤光片； W所述第一工业相机和第二工业相机之间的连线为基线，所述基线的长度为以所述结构 光投射器布置在过该基线中点的垂线上、且与所述第一工业相机光轴与第二工业相机光轴 交点的距离为0.8~IL ;所述结构光投射器的正上方设有惯性导航单元，所述结构光投射 器的正下方设有触发器，所述双目结构光扫描单元和惯性导航单元及L邸均与该触发器连 接，通过所述触发器控制上述所有器件的通电、断电状态。
[0006] 利用上述基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量装置进行测量的方法，其步 骤是；通过所述触发器给装置上电；利用所述结构光投射器投射固定模式的结构光线到被 测物体上，所述第一工业相机和第二工业相机同时对被测物体及其投射在被测物体上的固 定模式的结构光线进行拍照，与此同时，所述惯性导航单元实时测量所述双目结构光扫描 单元的位姿，将所述第一工业相机和第二工业相机采集到得图像传输到一计算机中，利用 双目视觉原理解算当前拍摄位姿下的被测物体的=维坐标，根据所述惯性导航单元得到的 双目结构光扫描单元的实时位姿数据，将当前位姿下的所述双目结构光扫描单元得到的被 测物体的测量数据通过坐标转换到同一坐标系下，实现被测物体当前位姿下的=维形貌扫 描数据；W此类推，直至获得整个被测物体的=维形貌扫描数据的密集点云。
[0007] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[000引相对于传统=坐标测量方法和固定式扫描测量方法，本发明可W实现无需固定， 且无需机械臂、跟踪仪等外部辅助定位设备的手持式扫描技术，同时，利用惯性导航单元 实现了自定位，可W将所有数据都统一在一个世界坐标系下，提高了测量精度，增加了灵活 性，提高了测量速度。
【附图说明】
[0009] 图1 (a)是本发明自定位流动式快速扫描测量装置的俯视图；
[0010] 图1化）是本发明自定位流动式快速扫描测量装置的主视图；
[0011] 图2是实现本发明自定位流动式快速扫描测量一实施例中触发器状态控制图；
[0012] 图3是本发明定位流动式快速扫描测量方法原理框图；
[0013]图4是实施例封头S维坐标点云。
[0014]图中；1-第一工业相机，2-第二工业相机，3-结构光投射器，4-惯性导航单元， 5-触发器，6-LED
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体 实施例仅对本发明进行解释说明，并不用W限制本发明。
[0016] 如图1(a)和图1(b)所示，本发明提出的一种基于惯性导航的自定位流动式快速 扫描测量装置，包括用于实施密集点云=维坐标扫描测量的双目结构光扫描单元，所述双 目结构光扫描单元包括第一工业相机1、第二工业相机2和一个结构光投射器3,所述第一 工业相机1和第二工业相机2光轴的夹角为60。，分别围绕所述第一工业相机1和第二工 业相机2光轴布置有多个LED,所述LED6用于照明，W增强整个环境的亮度，消除拍摄周围 环境的白光影响，增加采集定位回光反射标记点的对比度。所述第一工业相机1和第二工 业相机2均分别安装有干设滤光片，所述干设滤光片可W削弱其它波长的干扰光，保留LED 的光源波长；W所述第一工业相机1和第二工业相机2之间的连线为基线，所述基线的长 度为以所述结构光投射器3布置在过该基线中点的垂线上、且与所述第一工业相机1光轴 与第二工业相机2光轴交点的距离为0. 8~比，所述结构光投射器3的正上方设有惯性导 航单元4,所述结构光投射器3的正下方设有触发器5,所述双目结构光扫描单元和惯性导 航单元及LED6均与该触发器5连接，通过所述触发器5控制上述所有器件的通电、断电状 态，W保证第一、第二工业相机和惯性导航单元同时采集数据，避免引入噪声，保证匹配的 最佳精度。
[0017]利用上述基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量装置的测量方法，如图3所 示，其步骤如下：
[0018]首先，将本发明自定位流动式快速扫描测量装置与一上位机相连，该上位机中安 装有基于双目视觉原理进行物体=维坐标解算的软件，该软件的编程设计属于本领域内公 知常识，在此不再寶述。然后，通过所述触发器5给装置上电；利用所述结构光投射器3投 射固定模式的结构光线到被测物体上，所述第一工业相机1和第二工业相机2同时对被测 物体及其投射在被测物体上的固定模式的结构光线进行拍照，与此同时，所述惯性导航单 元实时测量所述双目结构光扫描单元的位姿，将所述第一工业相机I和第二工业相机2采 集到得图像传输到一上位机