刻(参见图1、2)。
[0049] (2)建立三维标定台坐标系，将发射机放置在距三维标定台约5m处，并在三维标定 台上安装一个光电传感器，用于接收光信号(参见图3)。
[0050] (3)利用卷尺粗测发射机在三维标定台坐标系中的坐标，设定初始值，初始值格式 为0 0 & 0 0 d S 其中（4 8〇为发射机在三维标定台坐标系中的坐 标。
[0051] (4)在三维标定台上移动光电传感器采集信号，作为标定数据，移动方式为:沿Z轴 正向移动p行，每行相距100mm并采集q个标定点，标定点之间相距50mm,这里p选3,q选11(参 见图3)。
[0052] (5)进行标定，求解模型参数见、N2、R及T，模型如下： (叫⑴乂）·（尸⑴-Γ ) = 0 (i?i?2(1)TV2)* (尸(1) - Γ ) = 0 &(/5(2) - Γ)二 0
[0053] < (i? i? 2(2)聚2 ) · (i5 (2) - Γ ) = 0 (^RRln)N t )· (Ρ10 - Γ ) = 0 )· (i5 (n> - r) = 0:
[0054] 其中，n:标定点编号，n = l, 2,…，33
[0055] R、T:发射机坐标系相对于三维标定台坐标系的旋转矩阵和平移矩阵；
[0056] Ni、N2:两个激光平面在初始时刻的法向量；
[0057] 激光平面从初始位置旋转到光电传感器时的旋转矩阵，分别是特征时 间4' f的函数；
[0058] P(n):三维标定台坐标系中标定点的坐标；
[0059] (6)推导发射机内参数，推导步骤如下：
[0060] (I)如图3所示，计算两个激光平面LPjPLP2在发射机坐标系下的平面方程以及与 水平面的交线LjPL 2的方程，模型如下： jLPX: arx + bYy -l··^ - 0 ?/j :a{x + bxy -Q I L.P, : ατχ +i>2 j + e2z：- 0 |/. : α-,χ + Ι^, ν - 0
[0062] 其中:m=(ai h C1)T是激光平面1在初始时刻的法向量；
[0063] n2=(a2 b2 C2)T是激光平面2在初始时刻的法向量；
[0064] (II)计算两个激光平面在水平面上的夹角《W，模型如下： Γ 1 V, · V,
[0065] φ,η{? = arccos , ,. s IhhhlJ r γ
[0066] 其中：％ = 1 -玉是交线Li的方向向量； ^ hiJ y 1
[0067] V2 = 1 -&是交线L2的方向向量； l b： J
[0068] (III)计算两个激光平面与旋转轴的夹角約和A ,以的为例，模型如下： f \ r Π n\
[0069] φ, =^ -arccos ,,,, vKhKlJ
[0070] 其中:m=(a C1)T是激光平面1在初始时刻的法向量； / , ?
[0071] = 1 ! 0是过旋转轴平面的法向量。 I ·αι J
[0072] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 在匀速旋转平台上安装两个线性激光器形成发射机，所述线性激光器发出两道具 有固定角度的扇形激光平面和LED脉冲信号，所述LED脉冲信号作为所述扇形激光平面旋转 的初始时刻； (2) 在距所述发射机的预定距离位置设置一个Ξ维标定台，在所述Ξ维标定台上安装 一个光电器，所述光电器用于接收所述两个线性激光器的光信号，在所述Ξ维标定台上建 立Ξ维坐标系XYZ，所述光电器设置于XZ平面上； (3) 设定所述发射机动的坐标初始值，所述坐标初始值格式为 0 0 λ/? 0 0 J 5 其中(八B 〇为所述发射机在^维标定台的坐标系 :， 中的坐标； (4) 在所述光电固定位置上沿Ζ轴正方向移动光电器，采集光电器移动标定点位置的对 应所述线性激光器的光信号;设所述光电器移动标定点为Ρ行q列； (5) 求解模型参数化、化、R及T，模型如下：其中：η:标定点编号，n=l，2,3…p*q, R、T:发射机坐标系相对于Ξ维标定台坐标系的旋转矩阵和平移矩阵； 化、化:两个激光平面在初始时刻的法向量； 崎"\ 激光平面从初始位置旋转到光电传感器时的旋转矩阵，分别是特征时间 乎\少3的函数； P W: S维标定台坐标系中标定点的坐标； (6) 根据第巧)步的模型参数推导发射机内参数，推导步骤如下： (a)计算两个激光平面LPi和LP2在发射机坐标系下的平面方程W及与水平面的交线^ 和L2的方程，模型如下：其中:m=(ai bi ci)T是激光平面1在初始时刻的法向量； 112=(32 b2 C2)T是激光平面2在初始时刻的法向量； (b)计算两个激光平面在水平面上的夹角稱气，模型如下：其中：曼交线^的方向向量；是交线L2的方向向量； (C)计算两个激光平面与旋转轴的夹角約和^ W @为例，模型如下：其中:m=(ai bi C1)T是激光平面1在初始时刻的法向量；是过旋转轴平面的法向量。2. 根据权利要求1所述的双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，其特征在于，所述 第(2)步中的预定距离为5米。3. 根据权利要求1所述的双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，其特征在于，所述 第(4)步中光电器的移动标定点为3行11列。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，其特 征在于，所述匀速旋转平台通过交流伺服电机驱动。5. 根据权利要求1至3中任一项所述的双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，其特 征在于，所述匀速旋转平台W逆时针方向转动。
【专利摘要】本发明提供了一种双旋转激光平面发射机的内参数标定方法，包括步骤：(1)建立发射机模型；(2)安装光电传感器，建立三维标定台坐标系；(3)粗测发射机位置；(4)采集标定点数据；(5)进行标定；(6)推导发射机内参数。其中(6)的具体步骤为：a)计算激光平面方程；b)计算激光平面在水平面上的夹角；c)计算激光平面与旋转轴的夹角。本发明使发射机内参数快速、精确标定，从而实现全方位、大尺寸的精确测量。
【IPC分类】G01B21/00
【公开号】CN105547213
【申请号】CN201610049835
【发明人】方红根, 郭立杰
【申请人】上海航天设备制造总厂
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月25日