5]計(jì)算機(jī)可讀程序指令還可以被加載到計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或其他裝置上，以使得要在計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或其他裝置上執(zhí)行的一系列操作步驟能夠產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過程，使得在計(jì)算機(jī)、其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或其他裝置上執(zhí)行的指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖的一個(gè)或更多個(gè)塊中指定的功能/動(dòng)作。
[0046]附圖中的流程圖和框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的系統(tǒng)、方法以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)、功能以及操作。在這方面，流程圖或框圖中的每個(gè)塊可以表示模塊、段或包括用于實(shí)現(xiàn)指定邏輯功能的一個(gè)或更多個(gè)可執(zhí)行指令的部分指令。在一些替選實(shí)現(xiàn)中，在塊中記錄的功能可以不按附圖中記錄的順序發(fā)生。例如，事實(shí)上，取決于所涉及的功能，可以基本同時(shí)執(zhí)行連續(xù)示出的兩個(gè)塊，或者有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行所述塊。還應(yīng)注意的是，可以通過執(zhí)行指定的功能或動(dòng)作或執(zhí)行專用硬件和計(jì)算機(jī)指令的組合的基于硬件的專用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)框圖和/或流程圖中的每個(gè)塊以及框圖和/或流程圖中的塊的組合。
[0047]雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施方式詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)容易理解本發(fā)明不限于這些公開的實(shí)施方式。相反地，可以修改本發(fā)明以結(jié)合此前未描述過的任何數(shù)量的變型、變更、替代或等效布置，但這要與本發(fā)明的精神和范圍相匹配。另外，雖然描述了本發(fā)明的多種實(shí)施方式，但應(yīng)理解本發(fā)明的各方面可以僅包括所描述的實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式。因此，本發(fā)明不被視為受前述描述所限制，而僅受所附權(quán)利要求的范圍所限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用激光跟蹤儀和便攜式結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置來確定物體的表面上的點(diǎn)的坐標(biāo)的方法，所述方法包括: 設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置，所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置包括主體、第一攝像機(jī)、投影機(jī)、探頭、六自由度組件以及第一處理器，所述主體固定在掃描儀參照系中，所述第一攝像機(jī)和所述投影機(jī)以所述第一攝像機(jī)與所述投影機(jī)之間存在基線距離的方式耦接至所述主體，所述投影機(jī)被配置成對(duì)投影光圖案進(jìn)行投影，所述第一攝像機(jī)被配置成對(duì)從所述物體的表面反射的所述投影光圖案成像以作為成像圖案，所述探頭耦接至所述主體，所述探頭具有第一端部和第二端部，所述第一端部耦接至所述主體而所述第二端部具有球形形狀表面，所述六自由度組件包括回射器，所述六自由度組件耦接至所述主體，所述六自由度組件具有組件參照系，所述第一處理器被配置成確定所述物體的表面上的點(diǎn)在所述掃描儀參照系中的坐標(biāo)； 設(shè)置所述激光跟蹤儀，所述激光跟蹤儀包括第一軸、第二軸以及第二處理器，所述激光跟蹤儀被配置成測量平動(dòng)坐標(biāo)集和取向坐標(biāo)集，所述平動(dòng)坐標(biāo)集是所述六自由度組件在跟蹤儀參照系中的三個(gè)平動(dòng)自由度的值，而所述取向坐標(biāo)集是所述六自由度組件在所述跟蹤儀參照系中的三個(gè)取向自由度的值，所述平動(dòng)坐標(biāo)集和所述取向坐標(biāo)集定義所述六自由度組件在空間中的位置和取向，所述激光跟蹤儀被配置成將以光在空氣中的速度傳播的第一光束發(fā)送到所述回射器并且接收由所述回射器反射的第二光束，所述第二光束是所述第一光束的一部分，所述第一光束具有通過繞所述第一軸的第一旋轉(zhuǎn)角度和繞所述第二軸的第二旋轉(zhuǎn)角度測量的第一方向，所述第二處理器被配置成確定所述取向坐標(biāo)集和所述平動(dòng)坐標(biāo)集； 設(shè)置固定裝置，所述固定裝置具有被配置成容納所述第二端部的部分； 在保持所述第二端部與所述固定裝置接觸并且使用所述第一光束來跟蹤所述回射器的同時(shí)，以預(yù)定模式移動(dòng)所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置； 響應(yīng)于所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的移動(dòng)來測量多個(gè)平動(dòng)集和多個(gè)取向集，所述多個(gè)平動(dòng)集至少部分地基于所接收的第二光束、所述光在空氣中的速度、所述第一旋轉(zhuǎn)角度以及所述第二旋轉(zhuǎn)角度； 通過所述第二處理器至少部分地基于所述多個(gè)所測量的平動(dòng)集和取向集來確定所述組件參照系與所述跟蹤儀參照系之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換； 將所述投影光圖案投影到所述物體的表面上； 獲取所述成像圖案； 測量第一平動(dòng)集和第一取向集，所述第一平動(dòng)集至少部分地基于所接收的第二光束、所述光在空氣中的速度、所述第一旋轉(zhuǎn)角度以及所述第二旋轉(zhuǎn)角度； 通過所述第一處理器至少部分地基于所述基線距離、所述投影光圖案以及所述成像圖案來確定所述物體的表面上的點(diǎn)在所述掃描儀參照系中的坐標(biāo)； 至少部分地基于所確定的所述物體的表面上的點(diǎn)在所述掃描儀參照系中的所述坐標(biāo)、所測量的第一平動(dòng)坐標(biāo)集、所測量的第一取向坐標(biāo)集以及所確定的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換來確定所述物體的表面上的點(diǎn)在所述跟蹤儀參照系中的坐標(biāo)；以及 存儲(chǔ)所確定的所述物體的表面上的點(diǎn)在所述跟蹤儀參照系中的所述坐標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 在設(shè)置所述激光跟蹤儀的步驟中，所述激光跟蹤儀還包括繞所述第一軸和所述第二軸旋轉(zhuǎn)的第二攝像機(jī)； 在測量多個(gè)平動(dòng)集和多個(gè)取向集的步驟中，通過所述第二攝像機(jī)來獲取所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的多個(gè)第二圖像，并且所述多個(gè)取向集還至少部分地基于所述多個(gè)第二圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中: 在設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的步驟中，所述回射器是包括三個(gè)平面反射器的立方隅角回射器，每個(gè)平面反射器被配置成對(duì)光進(jìn)行反射，每個(gè)平面反射器垂直于另外兩個(gè)所述平面反射器，每個(gè)平面反射器與另外兩個(gè)所述平面反射器相交于共同的頂點(diǎn)，并且每個(gè)平面反射器具有兩個(gè)相交接合部分，對(duì)于所述立方隅角回射器內(nèi)的總共三個(gè)所述相交接合部分而言，每個(gè)所述相交接合部分由相鄰的平面反射器共享，每個(gè)所述相交接合部分具有非反射部；以及 在測量所述多個(gè)平動(dòng)集和所述多個(gè)取向集的步驟中，所述多個(gè)取向集還至少部分地基于所述多個(gè)第二圖像的特征，所述特征與所述非反射部對(duì)應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中: 在設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的步驟中，所述六自由度組件還包括至少三個(gè)非共線的光點(diǎn)；以及 在測量所述多個(gè)平動(dòng)集和所述多個(gè)取向集的步驟中，所述多個(gè)取向集還至少部分地基于所述多個(gè)第二圖像的特征，所述特征與所述至少三個(gè)非共線的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的步驟中，所述至少三個(gè)非共線的光點(diǎn)選自由回射裝置、光源以及所述回射裝置和所述光源的組合構(gòu)成的組。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 在設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的步驟中，所述回射器還包括用于透過所述第一光束的一部分的光孔和對(duì)所透過的第一光束的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的光傳感器；以及 在測量所述多個(gè)平動(dòng)集和所述多個(gè)取向集的步驟中，所述多個(gè)取向集還至少部分地基于所配準(zhǔn)的圖像。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在設(shè)置所述結(jié)構(gòu)光掃描儀裝置的步驟中，所述光傳感器是光敏陣列。
【專利摘要】提供了一種用于確定物體的表面上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)的方法。該方法包括設(shè)置結(jié)構(gòu)光掃描儀和坐標(biāo)測量裝置。坐標(biāo)測量裝置在操作期間跟蹤結(jié)構(gòu)光掃描儀的定位和取向。將定位數(shù)據(jù)和取向數(shù)據(jù)與由掃描儀捕獲的圖像幀進(jìn)行組合，以使得圖像幀能夠相對(duì)于彼此配準(zhǔn)。然后，可以在坐標(biāo)測量裝置的參照系中確定物體的表面上的點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
【IPC分類】G01C15/00, G01B11/25, G01C25/00
【公開號(hào)】CN105190235
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480014916
【發(fā)明人】保羅·C·阿特韋爾, 羅伯特·E·布里奇斯
【申請(qǐng)人】法羅技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2014年3月14日
【公告號(hào)】DE112014001268T5, US9188430, US20140268178, WO2014152178A1