进行存储和后续的计算，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4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，从而实现坐标的全局统一，得到被测物体当前位姿下的S维形貌扫描 数据，屏幕实时显示扫描结果；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。
[0019] 如图2所示，通过编程设计本测量装置能够实现S种工作模式，分别是；睡眠模 式、预览模式和扫描模式。用户可W通过按压触发器5选择所需的工作状态，W此控制测量 过程。短按一下触发器5,按压时间小于100ms，测量系统启动，通过第一、第二工业相机1 和2短暂的曝光和获取的数据序列对所述双目结构光扫描单元进行校准，并根据周围环境 调整结构光投射器3激光强度。该一启动过程需几秒时间。然后正常工作，进入预览模式。 在预览模式下，系统可W获取被测物体的原始图像数据，该些数据可W经过系统处理并显 示出来。长按触发器5,按压时间大于100ms，可W进入实际扫描阶段，获得的数据可W被处 理、显示并储存，与此同时，处理的结果与之前储存的数据进行融合更新，从而获得整个被 测物体的=维形貌扫描数据的密集点云。
[0020] 实施例：W-种封头作为被测物体，其中，W所述第一工业相机1和第二工业相机 2之间的连线的长度即基线长度L为200mm，并将所述结构光投射器3布置在与所述第一工 业相机1光轴与第二工业相机2光轴交点的距离为180mm处。
[0021] 扫描前，在该封头上粘贴测量标记点，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。装置上电后预热几分钟，打开软 件界面，将所述第一工业相机2和第二工业相机3布置在与封头具有300~400mm测量距 离的位置处，长压触发器5,进入扫描模式，此时，结构光投射器1发出红色十字光线投射到 扫描工件上，第一、第二工业相机2和3实时对封头进行拍照，根据双目视觉原理和红色十 字光线的变形来解算工件的=维坐标。在扫描过程中不断移动本发明装置扫描工件的不同 位置，移动过程中要求动作平稳缓慢，而且保证第一、第二工业相机拍到的当前图像和上一 时刻拍摄的图像有较大的重合度，同时，保证惯性导航单元4实时监测第一、第二工业相机 2和3的位姿，所获得的数据传到在上位机中进行实时运算和存储，最后在软件界面显示出 获得的该封头扫描=维坐标点云，如图4所示，并可W将其=维坐标保存成txt格式，如表 1所示。
[0022] 表1封头扫描=维坐标数据
[0023]
[0024]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施 方式，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本 发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可W做出很多变形，该些均属于本发明的 保护之内。
【主权项】
1. 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三维 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)，其特征在于： 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 (6)，所述第一工业相机（1)和第二 工业相机（2)均分别安装有干涉滤光片；以所述第一工业相机（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L，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~IL ;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（4)及LED (6)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。2. -种基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量方法，其特征在于，利用如权利要 求1所述基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量装置，并包括以下步骤： 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（1)和第二工业相机（2)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三维坐标，根据 所述惯性导航单元（4)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 物体当前位姿下的三维形貌扫描数据；以此类推，直至获得整个被测物体的三维形貌扫描 数据的密集点云。
【专利摘要】本发明公开了一种基于惯性导航的自定位流动式快速扫描测量装置，包括双目结构光扫描单元、惯性导航单元、LED和触发器；双目结构光扫描单元包括第一、第二工业相机和一个结构光投射器，第一和第二工业相机光轴的夹角为60°，以第一、第二工业相机之间的连线为基线，基线的长度为L，结构光投射器布置在过该基线中点的垂线上、且与第一工业相机光轴与第二工业相机光轴交点的距离为0.8～1L；通过触发器控制装置的通断电状态。本发明无需固定，且无需机械臂、跟踪仪等外部辅助定位设备，同时，利用惯性导航单元实现了自定位，可以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。
【IPC分类】G01C11/00, G01B11/24, G01C21/16
【公开号】CN104964656
【申请号】CN201510363641
【发明人】张福民, 陈喆, 曲兴华
【申请人】天津大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月26日