激光跟踪视觉导引测量系统的全局校准方法

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1、第30卷第11期仪器仪表学报Vol.30No.112009年11月ChineseJournalofScientificInstrumentNov.2009*激光跟踪视觉导引测量系统的全局校准方法魏振忠，孙文，张广军，任少盟（精密光机电一体化技术教育部重点实验室北京航空航天大学北京100191）摘要：针对柔性装配中现有激光跟踪测量系统存在效率低、成本高、自动化程度低等问题，提出用单目视觉系统联合激光跟踪仪实现大尺寸组合式自主导引测量。为实现该系统的全局校准，提出了一种新的基于平面的全局校准方法，该方法通过获取靶标平面分别在视觉系统和激光跟踪仪坐标

2、系中的平面方程，求解两坐标系间转换矩阵，完成系统全局校准。建立了数学模型，进行了算法仿真和全局校准实验。实验中测量30个不同位姿的平面靶标，并进行全局校准。结果表明，该方法操作简单，稳定性强，有实际应用价值，校准后平面法向量夹角、原点到平面距离的RMS误差分别为0.13°和1.50mm。关键词：全局校准；视觉导引；激光跟踪仪；柔性装配中图分类号：TP391.41文献标识码：A国家标准学科分类代码：460.4030Globalcalibrationmethodforlaser-trackingmeasurementsystembasedonvis

3、ionguidingWeiZhenzhong,SunWen,ZhangGuangjun,RenShaomeng(KeyLaboratoryofPrecisionOpto-mechatronicsTechnology,MinistryofEducation,BeihangUniversity,Beijing100191,China)Abstract:Aimingattheproblemsoflowefficiency,lowautomatizationandhighcostexistingintraditionallasertrackingmea

4、surementsystemwidelyusedindigitalflexibleassemblytechnique,acombinedhomingmeasurementsystemforlarge-scalepartassemblyisproposed.Alasertrackerandamonocularvisionsystemarecombinedinthesystemtofulfillthehomingmeasurementof3Dcoordinatesofbenchmarksinparts.Tocalibratethesystem,an

5、ewglobalcalibrationmethodbasedonspatialplanesisproposed.Globalcalibrationisfulfilledbyacquiringplaneequationsofplanartargetatdiversepo-sitionsandorientationsinthecoordinateframesofboththevisionsystemandlasertrackerrespectively,andcalculatingthetransformationmatrixbetweenthet

6、wocoordinateframes.Thedatameasuredinthevisionsystemarethencombinedwiththosemeasuredinthelasertracker.Amathematicalmodelwasestablished,andsimulationwascarriedout.Toevaluatetheprecisionofthemethod,globalcalibrationexperimentwasaccomplished.Theplaneequationsofplanartargetmeasur

7、edat30diversepositionsandorientationsweretakenintocalibration.Experimentresultsshowthatthismethodfeaturessimpleopera-tion,highstabilityandbrightfutureforpracticalapplication;theRMSerrorsfortheanglesertrackeroriginandtheplanesare0.13°and1.50mm,respectively.Keywords:globalcali

8、bration;visionguiding;lasertracker;flexibleassembly[2]采用激光跟踪测量系统，它具有测量精度高、测