双旋转激光平面发射机的内参数标定方法

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。

主权项

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三维标定台，在所述三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，在所述三维标定台上建立三维坐标系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$\left(\begin{array}{ccccccccc}\sqrt{3}& 0& 0& \sqrt{3}& 0& 0& A& B& C\end{array}\right),$其中(A B C)为所述发射机在三维标定台的坐标系中的坐标；(4)在所述光电固定位置上沿Z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p行q列；(5)求解模型参数N₁、N₂、R及T，模型如下：$\left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{RR}}_1^{\left(1\right)}{N}_1\right)·(P^{\left(1\right)}-T)=0\\ \left({\mathrm{RR}}_2^{\left(1\right)}{N}_2\right)·(P^{\left(1\right)}-T)=0\\ \left({\mathrm{RR}}_1^{\left(2\right)}{N}_1\right)·(P^{\left(2\right)}-T)=0\\ \left({\mathrm{RR}}_2^{\left(2\right)}{N}_2\right)·(P^{\left(2\right)}-T)=0\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ \left({\mathrm{RR}}_1^{\left(n\right)}{N}_1\right)·(P^{\left(n\right)}-T)=0\\ \left({\mathrm{RR}}_2^{\left(n\right)}{N}_2\right)·(P^{\left(n\right)}-T)=0\end{array}\right.$其中：n：标定点编号，n＝1,2,3…p*q,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；N₁、N₂：两个激光平面在初始时刻的法向量；激光平面从初始位置旋转到光电传感器时的旋转矩阵，分别是特征时间的函数；P⁽ⁿ⁾：三维标定台坐标系中标定点的坐标；(6)根据第(5)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LP₁和LP₂在发射机坐标系下的平面方程以及与水平面的交线L₁和L₂的方程，模型如下：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{LP}}_1:a_{1}x+b_{1}y+c_{1}z=0\\ {\mathrm{LP}}_2:a_{2}x+b_{2}y+c_{2}z=0\end{array}\right.$和$\left\{\begin{array}{c}{l}_1:a_{1}x+b_{1}y=0\\ l_2:a_{2}x+b_{2}y=0\end{array}\right.$其中：n₁＝(a₁ b₁ c₁)^T是激光平面1在初始时刻的法向量；n₂＝(a₂ 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模型如下：其中：$v_1={\left(\begin{array}{cc}1& -\frac{a_1}{b_1}\end{array}\right)}^T$是交线L₁的方向向量；$v_2={\left(\begin{array}{cc}1& -\frac{a_2}{b_2}\end{array}\right)}^T$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和以为例，模型如下：其中：n₁＝(a₁ b₁ c₁)^T是激光平面1在初始时刻的法向量；$n_3={\left(\begin{array}{ccc}1& \frac{b_1}{a_1}& 0\end{array}\right)}^T$是过旋转轴平面的法向量。