基于正交柱面成像相机空间后方交会的三维坐标测量方法

基于正交柱面成像相机空间后方交会的三维坐标测量方法

杨凌辉，王丽君，林嘉睿，孟 伟，徐秋宇

【摘 要】针对多线阵CCD相机应用于航空、航天等大型装备测量过程中普遍存在的视场遮挡问题，提出一种基于正交柱面成像的单目坐标测量方法。该方法由一个正交柱面成像相机和一个光立体靶组成，应用空间后方交会原理，无需多相机交会即可完成测量。分析了正交柱面相机的测量原理和内参校准过程，设计了光立体靶的结构参数和标定方法。重点研究了正交柱面相机与光立体靶之间的配合测量过程，并推导了坐标解算的数学模型。最后在测量场距离相机3 m的1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm空间内，在水平与竖直方向的距离测量精度优于0.4 mm，深度方向的距离测量精度优于0.7 mm，三维坐标测量误差小于0.5 mm。实验验证结果表明：该方法有效，可被灵活应用，具有良好的测量精度。

【期刊名称】红外与激光工程 【年(卷),期】2018(047)003 【总页数】7

【关键词】三维坐标测量； 正交柱面成像相机； 空间后方交会

0 引 言

随着柔性装配、无型架装配等数字化制造技术的迅速发展，对工件及智能装备空间位置进行在线动态测量与控制已成为大型装备制造的核心技术之一。由于具有非接触、信息量大、方便灵活等优点，基于摄影测量的坐标精密测量方法在柔性装配、无型架装配、航天器交会对接、大型工件安装引导对接、工业机器人定位等领域[1-2]应用广泛，已成为工业重型装备三维定位及几何外形测量