一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法
2023-05-09 02:12:16 3
一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法，其中，一種曲面法向測量裝置包括：用於發射至少一個十字雷射線的雷射器；用於獲取被雷射器照射的被測曲面的圖像的相機模塊；分別與雷射器和相機模塊連接的控制處理模塊；其中，控制處理模塊用於：通過相機模塊獲取被所述雷射器照射的被測曲面的圖像，在雷射器的投影平面和在相機模塊的像平面上通過視覺幾何對十字雷射線進行分析，實現對十字雷射線在被測曲面上的交點的法向的測量。本發明提供的技術方案能夠有效實現曲面法向的自動測量，提高曲面法向測量的準確性。
【專利說明】一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量檢測【技術領域】，具體涉及一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法。
【背景技術】
[0002]曲面零件的自動加工和裝配過程中，加工頭需要在曲面的法向上進行鑽孔或鉚接等操作。因此曲面零件自動加工前需要進行曲面的法向調整，使得加工進給方向與加工點的法向重合。法向調整的精度對加工質量和產品的使用壽命有很大的影響。因而，高效穩定的法向測量調整方法及設備可以提高曲面零件自動加工的質量和效率。
[0003]目前，曲面零件法向的測量及調整主要採用人工視覺法和傳感器定位方法。人工視覺法採用人工視覺監測和人工調整，調整效率不高且調整質量不夠穩定；傳感器定位法需要在工件表面或者加工裝置的固定位置安裝相應的定位傳感器，其定位精度往往受到環境因素、傳感器靈敏度等因素的影響，使得法向測量調整的準確性不穩定。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法，用於實現曲面法向的自動測量，提高曲面法向測量的準確性。
[0005]本發明第一方面提供一種曲面法向測量裝置，包括:
[0006]用於發射至少一個十字雷射線的雷射器；
[0007]用於獲取被所述雷射器照射的被測曲面的圖像的相機模塊；
[0008]分別與所述雷射器和所述相機模塊連接的控制處理模塊；
[0009]其中，所述控制處理模塊用於:
[0010]對所述相機模塊進行標定，確定所述相機模塊的內外參數，其中，所述相機模塊的內外參數包括:所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣；
[0011]確定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第一雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面，所述第二平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第二雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面；
[0012]確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述像平面上所述第一雷射線的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面，所述第四平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述像平面上所述第二雷射線的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面；
[0013]根據第一公式、第二公式和第三公式計算所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向；[0014]其中，上述第一公式為A1 = nclX (R*npl)；
[0015]上述第二公式為:t2= nc2X (R*np2)；
[0016]上述第三公式為:η = I^Xt2 ;
[0017]在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nel表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，npl表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣，η表示上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向。
[0018]本發明另一方面提供一種曲面法向測量方法，包括:
[0019]通過雷射器向被測曲面發射至少一個十字雷射線；
[0020]通過相機模塊獲取所述被測曲面的圖像；
[0021 ] 對所述相機模塊進行標定，確定所述相機模塊的內外參數，其中，所述相機模塊的內外參數包括:所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣；
[0022]確定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第一雷射線在所述雷射器的 投影平面上的投影這三者構成的平面，所述第二平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第二雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面；
[0023]確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述像平面上所述第一雷射線的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面，所述第四平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述像平面上所述第二雷射線的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面；
[0024]根據第一公式、第二公式和第三公式計算上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向；
[0025]其中，上述第一公式為A1 = nclX (R*npl)；
[0026]上述第二公式為:t2= nc2X (R*np2)；
[0027]上述第三公式為:η = I^Xt2 ;
[0028]在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nel表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，npl表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣，η表示上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向。
[0029]由上可見，本發明中通過雷射器、相機模塊和控制處理模塊的結合，實現了曲面法向的自動測量，並且，本發明提供的方案無需人工參與，也無需依賴定位傳感器，因此，能夠避免因環境因素、傳感器靈敏度等因素導致定位精度下降，相對於傳統的人工視覺法和傳感器定位方法，能夠提高法向測量的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發明提供的曲面法向測量裝置一個實施例結構示意圖；
[0032]圖2為本發明提供的曲面法向測量裝置另一個實施例結構示意圖；
[0033]圖3為本發明提供的曲面法向測量裝置再一個實施例結構示意圖；
[0034]圖4_a為本發明提供的曲面法向測量裝置一個應用場景示意圖；
[0035]圖4_b為本發明提供的相機模塊獲取到的十字雷射線的示意圖；
[0036]圖4-c為本發明提供的法向計算幾何原理示意圖；
[0037]圖5為本發明提供的曲面法向測量方法一個實施例流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使得本發明的發明目的、特徵、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0039]下面對本發明實施例提供的一種曲面法向測量裝置，請參與圖1，本發明實施例中的曲面法向測量裝置10，包括:
[0040]用於發射至少一個十字雷射線的雷射器11 ；
[0041]用於獲取被雷射器11照射的被測曲面的圖像的相機模塊12 ；
[0042]分別與雷射器11和相機模塊12連接的控制處理模塊13 ；
[0043]其中，控制處理模塊13用於:
[0044]對相機模塊12進行標定，確定相機模塊12的內外參數，其中，相機模塊12的內外參數包括:雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣；
[0045]確定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，上述第一平面為雷射器11的光源點、上述十字雷射線在雷射器11的投影平面上的交點以及上述十字雷射線的第一雷射線在雷射器11的投影平面上的投影這三者構成的平面，上述第二平面為雷射器11的光源點、上述十字雷射線在雷射器11的投影平面上的交點以及上述十字雷射線的第二雷射線在雷射器11的投影平面上的投影這三者構成的平面；
[0046]確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，上述第三平面為相機模塊12的光學中心點、上述十字雷射線在相機模塊12的像平面的交點以及上述第一雷射線在相機模塊12的像平面上的成像在上述交點處的切向量這三者構成的平面，上述第四平面為相機模塊12的光學中心點、上述十字雷射線在相機模塊12的像平面的交點以及上述第二雷射線在相機模塊12的像平面上的成像在上述交點處的切向量這三者構成的平面；
[0047]根據第一公式、第二公式和第三公式計算上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向；
[0048]其中，上述第一公式為A1 = nclX (R*npl)；
[0049]上述第二公式為:t2= nc2X (R*np2)；
[0050]上述第三公式為:η = I^Xt2 ;[0051]在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nel表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，npl表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣，η表示上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向。
[0052]本發明實施例中，十字雷射線由正交的兩條雷射線組成，雷射器11能夠發射至少一個十字雷射線，本發明實施例通過雷射器11照射被測曲面，十字雷射線在被測曲面上形成的交點即為法向測量的待測點。
[0053]可選的，在圖1所示實施例的基礎上，如圖2所示，曲面法向測量裝置20還包括:與控制處理模塊13連接的鑽孔模塊14 ;控制處理模塊13還用於:根據上述計算得到的上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向，控制鑽孔模塊14沿上述被測曲面上的交點的法向鑽入。
[0054]可選的，在圖1所示實施例的基礎上，如圖3所示，曲面法向測量裝置30還包括:與控制處理模塊13連接的螺絲裝配模塊15 ;控制處理模塊13還用於:根據上述計算得到的所述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向，控制螺絲裝配模塊15沿上述被測曲面上的交點的法向裝配螺絲。
[0055]可選的，控制處理模塊13具體用於通過如下方式確定第三平面的法向量和第四平面的法向量:分別對上述第一雷射線在上述像平面上的成像和上述第二雷射線在上述像平面上的成像進行曲線擬合(例如二次曲線擬合、最小二乘法擬合)，得到上述第一雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，以及上述第二雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量；根據上述第一雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，以及上述第二雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，確定第三平面的法向量和第四平面的法向量。
[0056]需要說明的是，當雷射器11向被測曲面發射多個十字雷射線時，被測曲面上將出現多個十字雷射線的交點，通過本發明實施例中曲面法向測量裝置對多個十字雷射線的交點進行處理，即可測量出被測曲面上多個待測點的法向。
[0057]需要說明的是，本發明實施例中的曲面法向測量裝置除了可以包含鑽孔模塊、螺絲裝配模塊之外，也可以包括其它對待測點進行加工的執行機構(例如雷射打孔機構)。
[0058]由上可見，本發明中通過雷射器、相機模塊和控制處理模塊的結合，實現了曲面法向的自動測量，並且，本發明提供的方案無需人工參與，也無需依賴定位傳感器，因此，能夠避免因環境因素、傳感器靈敏度等因素導致定位精度下降，相對於傳統的人工視覺法和傳感器定位方法，能夠提高法向測量的準確性。
[0059]為便於更好理解本發明方案，下面以圖2所示的曲面法向測量裝置為例，對曲面法向測量裝置的具體應用場景進行說明，如圖4-a所示的曲面法向測量裝置應用場景示意圖:
[0060]雷射器11向被測物體的被測曲面發射十字雷射線，相機模塊12拍攝被雷射器11照射後的被測曲面40的圖像，由於是被測曲面，因此，相機模塊12拍攝到的圖像上的十字雷射線並非為正交的兩條雷射線，而是兩條相交的曲線，如圖4-b所示。
[0061]本應用場景中，雷射器11、相機模塊12和鑽孔模塊14三者相互固定，且鑽孔模塊14的主軸與相機模塊12的光軸平行。當然，在其它實施例中，鑽孔模塊14也可以不與雷射器11、相機模塊12固定，則可以在曲面法向測量裝置配置傳感器，控制傳感器偵測鑽孔模塊14與測量機構(如雷射器11、相機模塊12)的相對空間位置，以實現對測量得到的待測點的法向從測量機構向鑽孔模塊14的姿態變化操作。
[0062]在進行法向計算之前，曲面法向測量裝置對相機模塊12進行標定，確定相機模塊12的內外參數，其中，相機模塊12的內外參數包括:雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣。
[0063]下面結合圖4-c的法向計算幾何原理圖進行說明，首先，通過人工方式或自動方式移動曲面法向測量裝置，使得雷射器11發射的十字雷射線的交點位於被測曲面40的鑽入點P(也即待測點)。
[0064]如圖4-c所示，假設十字雷射線在雷射器11的投影平面(即在雷射器投影參考系內)上的交點為Pp，Op為雷射器11的光源點，因十字雷射線的兩條雷射線正交，假設兩條雷射線的方向為tpl，tp2(在雷射器投影參考系內)，由三者容易確定兩個平面Lpl，Lp2(即上述第一平面和上述第二平面)，定義npl為Lpl平面的法向量，定義np2為Lp2平面的法向量，這兩個平面都經過點Pp和鑽入點P ；
[0065]同樣，對於相機模塊，Oc為相機模塊12的光學中心點，Pc為鑽入點P或者十字雷射線的兩條雷射線的交點在相機中的圖像點(也即十字雷射線在相機模塊12的像平面的交點)，由於物體表面為曲面，相機將拍攝到2條曲線(如圖4-b所示，其交點為Pc)，通過簡單的圖像檢測技術可以提取出2條曲線，通過曲線擬合(如二次擬合)，可以求出兩條曲線在Pc處的切向量tel, te2 (相對於圖像坐標系)。因此，由Oc, tc, pc則可確定兩個平面Lcl, Lc2 (即上述第三平面和上述第四平面)，定義nel為Lcl平面的法向量，定義ne2為Lc2平面的法向量，這兩 個平面都經過點Pc和鑽入點P ；
[0066]將坐標系統一至相機坐標系，則對於點P，對於十字雷射線中的一條雷射線(假設為雷射線A)，其同時位於2個平面Lpl，Lcl內，假設點P在雷射線A的空間切向量(相機坐標系下)St1，則根據公式L = IiclX(I^npl),可以計算出同樣，對於十字雷射線中的另一條雷射線(假設為雷射線B)，根據公式& = 11。2\伽即2)，可以計算出^其中，R表示所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣。
[0067]對於空間點P,已知2個切向量A, t2,通過公式n = I^Xt2,即可測得鑽入點P的法向η。
[0068]已知鑽入點P的法向η，也就是知道了鑽入點P的法向η與相機光軸的夾角，也就是知道了鑽入點P的法向η與鑽孔模塊14主軸的夾角，進一步，曲面法向測量裝置根據η調整鑽孔模塊14的鑽頭姿態，移動至鑽入點P處，即可沿鑽入點P的法向鑽入。
[0069]由上可見，本發明中通過雷射器、相機模塊和控制處理模塊的結合，實現了曲面法向的自動測量，並且，本發明提供的方案無需人工參與，也無需依賴定位傳感器，因此，能夠避免因環境因素、傳感器靈敏度等因素導致定位精度下降，相對於傳統的人工視覺法和傳感器定位方法，能夠提高法向測量的準確性。
[0070]本發明實施例還提供一種曲面法向測量方法，請參閱圖5，本發明實施例中的曲面法向測量方法，包括:
[0071]501、通過雷射器向被測曲面發射至少一個十字雷射線；
[0072]本發明實施例中，十字雷射線由正交的兩條雷射線組成，雷射器11能夠發射至少一個十字雷射線，本發明實施例曲面法向測量裝置通過雷射器照射被測曲面，十字雷射線在被測曲面上形成的交點即為法向測量的待測點。
[0073]502、通過相機模塊獲取上述被測曲面的圖像；
[0074]曲面法向測量裝置通過相機模塊拍攝上述被測曲面的圖像，由於是被測曲面，因此，相機模塊拍攝到的圖像上的十字雷射線並非為正交的兩條雷射線，而是兩條相交的曲線，如圖4-b所示。
[0075]503、對上述相機模塊進行標定，確定上述相機模塊的內外參數；
[0076]其中，上述相機模塊的內外參數包括:上述雷射器的投影平面相對於上述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣。
[0077]504、確定第一平面的法向量和第二平面的法向量；
[0078]其中，上述第一平面為上述雷射器的光源點、上述十字雷射線在上述雷射器的投影平面上的交點以及上述十字雷射線的第一雷射線在上述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面，上述第二平面為上述雷射器的光源點、上述十字雷射線在上述雷射器的投影平面上的交點以及上述十字雷射線的第二雷射線在上述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面。
[0079]505、確定第三平面的法向量和第四平面的法向量； [0080]其中，上述第三平面為上述相機模塊的光學中心點、上述十字雷射線在上述相機模塊的像平面的交點以及上述第一雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量這三者構成的平面，上述第四平面為上述相機模塊的光學中心點、上述十字雷射線在上述相機模塊的像平面的交點以及上述第二雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量這三者構成的平面。
[0081]可選的，曲面法向測量裝置分別對上述第一雷射線在上述像平面上的成像和上述第二雷射線在上述像平面上的成像進行曲線擬合(例如二次曲線擬合、最小二乘法擬合)，得到上述第一雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，以及上述第二雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量；
[0082]根據上述第一雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，以及上述第二雷射線在上述像平面上的成像在上述交點處的切向量，確定第三平面的法向量和第四平面的法向量。
[0083]506、根據第一公式、第二公式和第三公式計算上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向；
[0084]其中，上述第一公式為A1 = nclX (R*npl)；
[0085]上述第二公式為:t2= nc2X (R*np2)；
[0086]上述第三公式為:η = I^Xt2 ;
[0087]在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nel表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，npl表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示雷射器11的投影平面相對於相機模塊12的像平面的旋轉變換矩陣，η表示上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向。
[0088]可選的，在步驟506計算上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向之後，本發明實施例中的曲面法向測量方法還包括:控制鑽孔模塊沿上述被測曲面上的交點的法向鑽入。
[0089]可選的，在步驟506計算上述十字雷射線在上述被測曲面上的交點的法向之後，本發明實施例中的曲面法向測量方法還包括:控制螺絲裝配模塊沿上述被測曲面上的交點的法向裝配螺絲。
[0090]需要說明的是，當雷射器向被測曲面發射多個十字雷射線時，被測曲面上將出現多個十字雷射線的交點，通過本發明實施例中曲面法向測量方法對多個十字雷射線的交點進行處理，即可測量出被測曲面上多個待測點的法向。
[0091]需要說明的是，本發明實施例中的曲面法向測量裝置的具體結構可以參照上述裝置實施例中的曲面法向測量裝置，此處不再贅述。
[0092]由上可見，本發明中通過雷射器、相機模塊和控制處理模塊的結合，實現了曲面法向的自動測量，並且，本發明提供的方案無需人工參與，也無需依賴定位傳感器，因此，能夠避免因環境因素、傳感器靈敏度等因素導致定位精度下降，相對於傳統的人工視覺法和傳感器定位方法，能夠提高法向測量的準確性。
[0093]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，上述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
[0094]需要說明的是，對於前述的各方法實施例，為了簡便描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以採用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作和模塊並不一定都是本發明所必須的。
[0095]以上為對本發明所提供的一種曲面法向測量裝置和曲面法向測量方法的描述，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種曲面法向測量裝置，其特徵在於，包括: 用於發射至少一個十字雷射線的雷射器； 用於獲取被所述雷射器照射的被測曲面的圖像的相機模塊； 分別與所述雷射器和所述相機模塊連接的控制處理模塊； 其中，所述控制處理模塊用於: 對所述相機模塊進行標定，確定所述相機模塊的內外參數，其中，所述相機模塊的內外參數包括:所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣； 確定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第一雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面，所述第二平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第二雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面； 確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面，所述第四平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像 在所述交點處的切向量這三者構成的平面； 根據第一公式、第二公式和第三公式計算所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向； 其中，所述第一公式為:ti = nclX (R*npl)； 所述第二公式為:t2 = nc2X (R*np2)； 所述第三公式為:n = I^Xt2 ; 在所述第一公式、所述第二公式和所述第三公式中，nel表示所述第三平面的法向量，11。2表示所述第四平面的法向量，npl表示所述第一平面的法向量，np2表示所述第二平面的法向量，R表示所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣，η表示所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向。
2.根據權利要求1所述的曲面法向測量裝置，其特徵在於，所述曲面法向測量裝置還包括:與所述控制處理模塊連接的鑽孔模塊； 所述控制處理模塊還用於:根據所述計算得到的所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向，控制所述鑽孔模塊沿所述被測曲面上的交點的法向鑽入。
3.根據權利要求1所述的曲面法向測量裝置，其特徵在於，所述曲面法向測量裝置還包括:與所述控制處理模塊連接的螺絲裝配模塊； 所述控制處理模塊還用於:根據所述計算得到的所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向，控制所述螺絲裝配模塊沿所述被測曲面上的交點的法向裝配螺絲。
4.根據權利要求1至3任一項所述的曲面法向測量裝置，其特徵在於， 所述控制處理模塊具體用於通過如下方式確定第三平面的法向量和第四平面的法向量: 分別對所述第一雷射線在所述像平面上的成像和所述第二雷射線在所述像平面上的成像進行曲線擬合，得到所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量； 根據所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，確定第三平面的法向量和第四平面的法向量。
5.根據權利要求4所述的曲面法向測量裝置，其特徵在於， 所述控制處理模塊具體用於分別對所述第一雷射線在所述像平面上的成像和所述第二雷射線在所述像平面上的成像進行二次曲線擬合，得到所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量。
6.一種曲面法向測量方法，其特徵在於，包括: 通過雷射器向被測曲面發射至少一個十字雷射線； 通過相機模塊獲取所述被測曲面的圖像； 對所述相機模塊進行標定，確定所述相機模塊的內外參數，其中，所述相機模塊的內外參數包括:所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣； 確定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第一雷射線在所述雷射器的投 影平面上的投影這三者構成的平面，所述第二平面為所述雷射器的光源點、所述十字雷射線在所述雷射器的投影平面上的交點以及所述十字雷射線的第二雷射線在所述雷射器的投影平面上的投影這三者構成的平面； 確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面，所述第四平面為所述相機模塊的光學中心點、所述十字雷射線在所述相機模塊的像平面的交點以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量這三者構成的平面； 根據第一公式、第二公式和第三公式計算所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向； 其中，所述第一公式為A1 = nclX (R*npl)； 所述第二公式為:t2 = nc2X (R*np2)； 所述第三公式為:n = I^Xt2 ; 在所述第一公式、所述第二公式和所述第三公式中，nel表示所述第三平面的法向量，11。2表示所述第四平面的法向量，npl表示所述第一平面的法向量，np2表示所述第二平面的法向量，R表示所述雷射器的投影平面相對於所述相機模塊的像平面的旋轉變換矩陣，η表示所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向。
7.根據權利要求6所述的曲面法向測量方法，其特徵在於，所述根據第一公式、第二公式和第三公式計算所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向之後還包括: 控制鑽孔模塊沿所述被測曲面上的交點的法向鑽入。
8.根據權利要求6所述的曲面法向測量方法，其特徵在於，所述根據第一公式、第二公式和第三公式計算所述十字雷射線在所述被測曲面上的交點的法向之後還包括: 控制螺絲裝配模塊沿所述被測曲面上的交點的法向裝配螺絲。
9.根據權利要求6至8任一項所述的曲面法向測量方法，其特徵在於，所述確定第三平面的法向量和第四平面的法向量，包括: 分別對所述第一雷射線在所述像平面上的成像和所述第二雷射線在所述像平面上的成像進行曲線擬合，得到所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量； 根據所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，確定第三平面的法向量和第四平面的法向量。
10.根據權利要求9所述的曲面法向測量方法，其特徵在於，分別對所述第一雷射線在所述像平面上的成像和所述第二雷射線在所述像平面上的成像進行曲線擬合，得到所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，具體為: 分別對所述第一雷射線在所述像平面上的成像和所述第二雷射線在所述像平面上的成像進行二次曲線擬合，得到所述第一雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量，以及所述第二雷射線在所述像平面上的成像在所述交點處的切向量。
【文檔編號】G01B11/00GK104034261SQ201410256566
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】宋展 申請人:深圳先進技術研究院