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视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法

王亚丽 魏振忠 张广军 邵明伟

王亚丽, 魏振忠, 张广军, 邵明伟. 视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517001-0517001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
引用本文: 王亚丽, 魏振忠, 张广军, 邵明伟. 视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517001-0517001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
Wang Yali, Wei Zhenzhong, Zhang Guangjun, Shao Mingwei. Calibration method for visual-guided laser tracker measurement system based on the Cayley transformation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 517001-0517001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
Citation: Wang Yali, Wei Zhenzhong, Zhang Guangjun, Shao Mingwei. Calibration method for visual-guided laser tracker measurement system based on the Cayley transformation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5): 517001-0517001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0517001

视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
基金项目: 

国家自然科学基金(61340054);北京市自然科学基金(3142012)

详细信息
    作者简介:

    王亚丽(1980-),女,讲师,博士,主要从事光电测量及机器人视觉测量方面的研究。Email:wangyali_buaa@163.com

  • 中图分类号: TP391.41

Calibration method for visual-guided laser tracker measurement system based on the Cayley transformation

  • 摘要: 对于一台激光跟踪仪对多个测量点进行测量的问题,提出了一种视觉引导激光跟踪测量方法。摄像机固定于激光跟踪仪顶部,随之旋转对测量范围内激光跟踪仪反射器进行定位,引导激光跟踪仪激光投射到反射器上。标定摄像机与激光跟踪仪相对姿态,用平面圆孔靶标。激光跟踪仪和摄像机同时测量圆孔靶标,将两个坐标系下对应三维点数组进行均值化处理,变为两个坐标系下对应的向量组,向量组之间的转换关系,即激光跟踪仪与摄像机之间的旋转矩阵。再根据两坐标系下对应的任一点的三维坐标,求解两坐标系的平移矢量。此标定算法把对两个坐标系之间的旋转矩阵的求解,通过Cayley变换,转换为对与转换矩阵相对应的三维向量的求解,求解过程简单稳定。实验结果表明,靶标摆放50次,测量误差小于1 mm。把校准结果应用到实际测量中,激光跟踪仪可快速准确地将激光束投射到反射球中。此方法操作简单,稳定性强,具有很高的实用价值。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-21
  • 修回日期:  2015-10-12
  • 刊出日期:  2016-05-25

视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0517001
    作者简介:

    王亚丽(1980-),女,讲师,博士,主要从事光电测量及机器人视觉测量方面的研究。Email:wangyali_buaa@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(61340054);北京市自然科学基金(3142012)

  • 中图分类号: TP391.41

摘要: 对于一台激光跟踪仪对多个测量点进行测量的问题,提出了一种视觉引导激光跟踪测量方法。摄像机固定于激光跟踪仪顶部,随之旋转对测量范围内激光跟踪仪反射器进行定位,引导激光跟踪仪激光投射到反射器上。标定摄像机与激光跟踪仪相对姿态,用平面圆孔靶标。激光跟踪仪和摄像机同时测量圆孔靶标,将两个坐标系下对应三维点数组进行均值化处理,变为两个坐标系下对应的向量组,向量组之间的转换关系,即激光跟踪仪与摄像机之间的旋转矩阵。再根据两坐标系下对应的任一点的三维坐标,求解两坐标系的平移矢量。此标定算法把对两个坐标系之间的旋转矩阵的求解,通过Cayley变换,转换为对与转换矩阵相对应的三维向量的求解,求解过程简单稳定。实验结果表明,靶标摆放50次,测量误差小于1 mm。把校准结果应用到实际测量中,激光跟踪仪可快速准确地将激光束投射到反射球中。此方法操作简单,稳定性强,具有很高的实用价值。

English Abstract

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