网络化大尺寸空间定位系统的现场标定方法

摘要

本发明是一种网络化大尺寸空间定位系统的现场标定方法，提供一种使用二维标定杆以线性和非线性结合的方法实现系统全局标定，具体步骤为：(1)建立发射机模型；(2)布置发射机网络，并设置转速；(3)放置光电传感器，并建立发射机坐标系；(4)划分标定单元，并采集标定点数据；(5)建立发射机透视投影模型，并进行点集坐标变换；(6)计算旋转矩阵和单位平移矢量；(7)确定比例因子，计算平移矩阵；(8)进行全局优化，得到最终旋转矩阵和平移矩阵。本发明操作过程简单可行，提高了系统测量精度和工作效率，并降低了系统成本。

主权项

一种网络化大尺寸空间定位系统的现场标定方法，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)在测量空间布置若干个如步骤(1)中的所述发射机形成发射机网络，给第一台发射机分别设置一个起始转速，其它发射机增加一个转速增量，并对每台发射机进行编号；(3)在所述发射机网络前方放置一个光电传感器，建立各发射机坐标系，所述坐标系以激光平面在旋转轴上的交点为坐标系原点，沿发射机旋转轴向下为Y轴正向，以第一个激光平面扫过所述光电传感器时与水平面的交线为Z轴正向，通过右手定则确定X轴方向；(4)将所述发射机网络的每两台发射机作为一个标定单元，并以一号发射机坐标系作为世界坐标系，用固定长度的标定杆采集标定点数据；(5)建立发射机透视投影模型，计算标定点在投影平面上的投影点坐标，并进行点集坐标变换，模型如下：M_n＝S_nT_sn和M_n＝S_nT_sn其中，P_n：第n台发射机进行坐标变换之前发射机投影平面上的投影点坐标；P′_n：第n台发射机进行坐标变换之后发射机投影平面上的投影点坐标；M_n：第n台发射机的点集坐标变换矩阵；S_n：第n台发射机的坐标缩放变换矩阵，d₀是点集中各点到图像原点的平均距离；T_Sn：第n台发射机的坐标平移变换矩阵，(T_x T_y)^T是点集质 心坐标；(6)计算第(5)得到的点集质心矩阵，并分解该矩阵，利用物理筛选和Sampson距离最小约束剔除伪解，得到旋转矩阵和单位平移矢量；(7)根据第(6)步筛选得到的正确的旋转矩阵和单位平移矢量，并以标定杆长度为约束，确定平移矢量的比例因子，得到平移矩阵；(8)以第(4)～(7)步依次计算每台发射机与一号发射机的旋转矩阵和平移矩阵，并用该旋转矩阵和平移矩阵作为初值，以非线性优化的方法得到最终的旋转矩阵和平移矩阵，优化模型如下：其中，N：标定杆采集数据次数；L_i：标定杆长度计算值；L：标定杆长度真实值。