线激光测量系统的安装调整方法及线激光测量系统与流程

1.本发明涉及激光检测技术领域，尤其是涉及一种线激光测量系统的安装调整方法及线激光测量系统。


背景技术：

2.线激光与ccd相机结合的测量系统，其在半导体、微电子及印刷设备等方面的生产制造检测上，有着广泛的应用，其能够快速且较为精确测量出待测产品是否满足生产制造要求的指标。为了提高线激光传感器与ccd相机结合测量系统的测量精度，需要对线激光传感器发出的激光线的偏摆角度进行调整，若是激光线的偏摆角度过大，则需要对线激光传感的安装位置进行适应调整，以使得在进行实际测量时，能够精准测量出待测物的参数值。但是，相关技术中，激光线的偏摆角度通常以人工肉眼进行观测判断并调整，这种通过完全依赖人眼判断的方式来对激光线的偏摆角度进行调整，往往存在较大的误差。
3.因此，如何对克服上述通过人眼对激光线的偏摆角度进行判断和调整存在的误差大的技术问题，成为本领域技术人员需要面对的难题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提出一种线激光测量系统的安装调整方法及线激光测量系统，用于解决相关技术中在对线激光传感器与ccd影像结合的测量系统中，由于依靠人工观测并调整线激光传感器发出的激光线的偏摆角度存在的误差大、人工操作依赖性强的技术问题。
5.第一方面，本发明的一个实施例提供了一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，包括：
6.获取线激光传感器发出的激光线的第一端点和第二端点分别扫描塔规平台的中心圆圆心获得的第一精确点坐标和第二精确点坐标；
7.根据所述第一精确点坐标和所述第二精确点坐标计算所述激光线的偏摆角度信息；
8.判断所述偏摆角度信息是否在预设精度范围内；
9.若是，则判断所述测量系统的安装精度符合预设要求；
10.否则，根据所述偏摆角度信息调整所述线激光传感器的发射角度后，重新获取所述第一精确点坐标和第二精确点坐标并计算所述偏摆角度信息，直至所述偏摆角度信息在所述预设精度范围内。
11.本发明实施例的激光中心位置标定方法至少具有如下有益效果：
12.本发明实施例中一种线激光传感器与ccd影像结合的测量系统的安装调整方法，其通过获取到线激光传感器发出的激光线的第一端点和第二端点分别扫描塔规平台的中心圆圆心获取到第一精确点坐标和第二精确点坐标后，根据第一精确点坐标和第二精确点坐标计算激光线当前的偏摆角度信息，判断偏摆角度信息是否在预设的精度范围中，若是，则说明测量系统当前的精度满足预设要求，否则，根据偏摆角度信息对线激光传感器的发
射角度进行适应调整，并重新获取第一精确点坐标和第二精确点坐标后计算偏摆角度信息，直至得到的偏摆角度信息在预设精度范围内；解决了相关技术中由于单纯的依靠人工观测并调整线激光传感器发出的激光线的偏摆角度存在的误差大、人工操作依赖性强的技术问题，提供了一种能够精确的、人工依赖性低的线激光传感器与ccd影像结合的测量系统的安装调整方法。
13.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取线激光传感器发出的激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心获得第一精确点坐标包括：
14.获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标；
15.根据所述第一基准点坐标，获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。
16.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取激光线传感器发出的激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心获得第二精确点坐标包括：
17.获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标；
18.根据所述第二基准点坐标，获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确点。
19.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述根据所述第一精确点坐标、所述第二精确点坐标获得所述激光线的偏摆角度信息通过以下公式进行计算：
20.θ＝ctan((y4-y3)/(x4-x3))
21.其中，θ为所述偏摆角度信息，y4为所述第二精确点坐标在y轴上的值，x4为所述第二精确点坐标在x轴上的值，y3为所述第一精确点坐标在y轴上的值，x3为所述第一精确点坐标在x轴上的值。
22.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取所述激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标包括：
23.通过ccd相机获取所述塔规平台的中心圆圆心坐标p1(x1,y1,z1)；
24.将所述激光线的中心位置移动至距离所述圆心坐标p1(x1,y1,z1)的预设范围内，且激光高度读数为0的位置上；
25.以所述激光线的第一端点扫描第一线段上的第一点集，获得第一点集坐标，根据所述第一点集坐标获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；
26.以所述激光线的第一端点扫描第二线段上的第二点集，获得第二点集坐标，根据所述第二点集坐标获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，进而获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标p2(x2,y2)。
27.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐
标包括：
28.以所述第一基准点坐标为所述激光线的第一端点的扫描中心点，将所述激光线的第一端点沿系统坐标系x轴移动分别对m条第三线段上的第三点集进行扫描获得m组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)；
29.所述激光线的第一端点沿系统坐标系y轴移动分别对m条第四线段上的第四点集进行扫描获得m组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)；
30.分别对m组所述第一激光测量坐标(xi,yi,zi)和m组所述第二激光测量坐标(xj,yj,zj)进行数据计算处理，获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。
31.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标包括：
32.将所述激光线的中心位置移动至距离所述圆心坐标预设范围内，且激光高度读数在0的位置上；
33.以所述激光线的第二端点扫描第五线段上的第五点集，获得第五点集坐标，根据所述第五点集坐标获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；
34.以所述激光线的第二端点扫描第六线段上的第六点集，获得第六点集坐标，根据第六点集坐标获得所述激光线第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，进而获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标p3(x3,y3)。
35.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，所述获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标包括：
36.以所述第二基准点坐标为所述激光线的第二端点的扫描中心点，所述激光线的第二端点沿系统坐标系x轴移动分别对m条第七线段上的第七点集进行扫描获得m组第三激光测量坐标；
37.所述激光线的第二端点沿系统坐标系y轴移动分别对m条第八线段上的第八点集进行扫描获得m组第四激光测量坐标；
38.分别对m组所述第三激光测量坐标和m组所述第四激光测量坐标进行数学计算处理，获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确坐标。
39.根据本发明的另一些实施例的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，还包括：
40.根据所述第一精确点坐标和所述第二精确点坐标获取所述激光线的标定中心位置；
41.根据所述标定中心位置获得所述激光线的标定中心位置与ccd相机的影像中心的偏移量。
42.第二方面，本发明的一个实施例提供了一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统，包括：包括线激光传感器和ccd相机；
43.其中，所述测量系统的参数标定采用如权利要求1至15任一项所述的激光中心位置标定方法进行标定。
附图说明
44.图1是本技术提供的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的一具体实施例结构示意图；
45.图2是本技术提供的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法的一具体实施例流程示意图；
46.图3是本技术提供的塔规平台的一具体实施例结构示意图；
47.图4是本技术提供的第一线段的一具体实施例示意图；
48.图5是本技术提供的第二线段的一具体实施例示意图；
49.图6是本技术提供的第一中心线与第一斜线组在xz平面上相交的一具体实施例示意图；
50.图7是本技术提供的第二中心线与第二斜线组在yz平面上相交的一具体实施例示意图；
51.图8是本技术提供的以第一基准点坐标为扫描中心点，激光线的第一端点分别对第三线段、第四线段进行扫描的以具体实施例示意图；
52.图9是本技术提供的ccd相机获取的影像圆与第一参考圆、第二参考圆间的坐标位置关系的一具体实施例示意图。
具体实施方式
53.以下将结合实施例对发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
54.在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
55.参照图1，由线激光传感器100和ccd相机200结合的测量系统，由于线激光传感器100发出的激光线存在一定的偏摆角度，而当偏摆角度过大时，会影响到测量系统的测量精度，通过获取激光线的标定中心位置后，能够计算出激光线的偏摆角度信息，通过对线激光传感器100的发射角度进行适应调整，能够将激光线的偏摆角度调整到预设精度范围内，才能实现线激光传感器100与ccd相机200结合的测量系统进行精确的测量。
56.参照图2，本发明实施例提出了一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其包括步骤：
57.s100、获取线激光传感器发出的激光线的第一端点和第二端点分别扫描塔规平台的中心圆圆心获得的第一精确点坐标和第二精确点坐标；
58.s200、根据第一精确点坐标和第二精确点坐标计算激光线的偏摆角度信息；
59.s300、判断偏摆角度信息是否在预设精度范围内；
60.若是，则说明测量系统的安装精度符合预设要求，结束安装调整过程；
61.否则，执行步骤s400，
62.s400、根据偏摆角度信息调整线激光传感器的发射角度后，重新获取第一精确点坐标和第二精确点坐标并计算偏摆角度信息，直至获得的偏摆角度信息在预设范围精度内。
63.本实施例中，激光线为由线激光传感器发出的测量激光线，激光线的第一端点指的是激光线中的一个边缘点(例如激光线最左边的端点)，激光线的第二端点指的是激光线中的另一个边缘点(例如激光线最右边的端点)。参照图3，塔规平台为圆台形标准工件，其经过计量检测后用于辅助对线激光传感器和ccd相机结合的测量系统进行参数标定，塔规平台的中心圆即表示其上底的圆。本实施例通过分别以激光线的第一端点和第二端点分别去测量塔规平台中心圆圆心分别获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标，以及激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标，进而，根据获得的第一精确点坐标和第二精确点坐标求得激光线的偏摆角度信息，若判断偏摆角度信息不在预设精度范围内，则对线激光传感器的发射角度进行调整后，重新获取第一精确点坐标和第二精确点坐标并计算偏摆角度信息，直至将激光线的偏摆角度信息调整至预设精度范围内；解决了相关技术中，在对线激光传感器和ccd相机结合的测量系统的激光线的偏摆角度进行测量调整时，由于单纯的依靠人工观测并调整线激光传感器发出的激光线的偏摆角度存在的误差大、人工操作依赖性强的技术问题。
64.在一些实施例中，在步骤s100中，获取激光传感器发出的激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心坐标的第一精确点坐标包括：
65.s110、获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标；
66.s120、根据第一基准点坐标，获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。
67.本实施例中，为了获取到激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标，需要先获取到激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的粗略坐标后(即第一基准点坐标)，再根据获得的粗略坐标获得第一精确点坐标。
68.具体的，在一些实施例中，步骤s110中获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标具体包括以下步骤：
69.s111、通过ccd相机获取塔规平台的中心圆的圆心坐标p1(x1,y1,z1)；
70.该步骤中，ccd相机通过采集塔规平台的影像信息后，通过得到的影像信息获取到塔规平台的中心圆的圆心坐标p1(x1,y1,z1)。
71.s112、将激光线的的中心位置移动至距离圆心坐标p1(x1,y1,z1)预设范围内，且激光高度读数在0的位置上；
72.该步骤中，为依靠操作人员对线激光传感器发出的激光线进行移动调节，其中的激光线的中心位置为依靠操作人员进行人眼判断后，将该中心位置移动至距离圆心坐标p1(x1,y1,z1)预设范围内，其中，该预设范围可设置为激光线的中心位置至中心圆圆心1/3倍半径范围内的小圆(设想圆，并非实际存在的小圆)上，显然的，将激光线的中心位置移动至
中心圆圆心1/3倍半径范围内，操作人员能够通过人眼判断轻易实现。在该步骤中，还需同时满足激光高度读数调整的0的位置上，并记录下此时激光线测量塔规平台的中心圆圆心位置p5(x5,y5,z5)，以方便后续的数据计算处理。
73.s113、以激光线的第一端点扫描第一线段上的第一点集，获得第一点集坐标，根据第一点集坐标获得激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；
74.该步骤中，激光线的第一端点指的是激光线一端的边缘点，以该点对第一线段上的第一点集中的多个点分别进行扫描，获得激光线的第一端点分别对这多个点的进行激光测量的第一点集坐标，再根据第一点集坐标获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标。
75.s114、将线激光传感器移动至步骤s112中的位置上后，以激光线的第一端点扫描第二线段上的第二点集，获得第二点集坐标，根据第二点集坐标获得激光线第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标；
76.该步骤中，以激光线的第一端点分别对第二线段上的第二点集中的多个点分别进行扫描，获得激光线的第一端点分别对这多个点进行激光测量的第二点集坐标，再根据第二点集坐标获得的激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，从而获得激光线的第一端点对塔规平台的中心圆圆心进行扫描获得的第一基准点坐标p2(x2,y2)。
77.参照图4，在一些实施例中，第一线段为从系统坐标系中的系统坐标点(x5+0.5l-1.5r,y5)到系统坐标点(x5+0.5l+1.5r,y5)的线段，第一点集为将第一线段向系统坐标系x轴方向等间距分割的点的集合。参照图5，第二线段为从系统坐标系中的系统坐标点(x5+0.5l，y5-1.5r)到系统坐标点(x5+0.5l,y5+1.5r)的线段，第二点集为将第二线段向系统坐标系y轴方向等间距分割的点的集合。本实施例中，x5、y5为通过上述实施例中记录的激光线测量塔规平台的中心圆圆心位置p5(x5,y5,z5)中获知，r为由ccd相机获取塔规平台的中心圆的半径值，l为激光线的长度的值。本实施例中，通过设定第一线段为系统坐标点(x5+0.5l-1.5r,y5)到系统坐标点(x5+0.5l+1.5r,y5)的线段，使得第一线段的起点处于塔规平台俯视方向上投影图像的一侧圆锥面并经过中心圆的一条直径后再到另一侧圆锥面上的线段，同理，第二线段的起点处于塔规平台俯视方向上投影图像的一侧圆锥面并经过中心圆的一条直径后再到另一侧圆锥面上的线段，且本实施例中第一线段与第二线段在塔规平台俯视方向上投影图像互相垂直。本实施例中第一线段、第二线段的起止点设置与激光线的安装方向适应调节，本实施例中仅以激光线横向安装时作为示例，但是，显然的在激光线以其他方向安装时，通过适应调整第一线段、第二线段的起止点同样能够实现对激光线的中心位置进行标定过程。
78.参照图6，在一些实施例中，在上述实施例中获取到第一线段、第一点集、第二线段和第二点集后，根据第一点集坐标获得激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标包括：
79.通过激光线的第一端点依次测量第一点集中的各个点，获得各个点的测量坐标即第一点集坐标，由于第一线段为贯穿塔规平台的中心圆中一条直径的线段，并且该线段的两端均落到塔规平台俯视方向上的投影图像的圆锥面上，因此，将第一点集坐标中处于圆锥面上的所有点在系统坐标系的xz平面上拟合成第一斜线组，将第一点集坐标中处在中心
圆上的所有点在系统坐标系的xz平面上拟合成第一中心线110，其中，第一斜线组包括线段111和线段112，则线段111、线段112在xz平面上与第一中心线110分别相交后获得第一交点坐标p11和第二交点坐标p12，第一交点坐标p1 1和第二交点坐标p12的中点坐标的x值即激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标。
80.参照图7，本实施例中，根据第二点集坐标获得激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标包括：
81.通过激光线的第一端点依次测量第二点集中的各个点，获得各个点的激光测量坐标即第二点集坐标，由于第二线段为贯穿塔规平台的中心圆的中心圆一条直径的线段，并且该线段的两端均落到塔规平台俯视方向上的投影图图像的圆锥面上，因此，将第二点集坐标中处于圆锥面上的所有点在系统坐标系的yz平面上拟合成第二斜线组，将第二点集中处在中心圆上的所有点在系统坐标系的yz平面上拟合成第二中心线120，其中第二斜线组包括线段121和线段122，则线段121和线段122在yz平面上与第二中心线120分别相交后获得第三交点坐标p21和第四交点坐标p22，由此可得第三交点坐标p21和第四交点坐标p22的中点坐标的y值即激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，进而可得激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准坐标p2(x2,y2)。
82.在一些实施例中，通过上述实施例中获取到激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准坐标p2(x2,y2)后，获取激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标包括：
83.s121、以第一基准点坐标p2(x2,y2)为激光线的第一端点的扫描中心点，将激光线的第一端点沿系统系统坐标系的x轴移动，分别对m条第三线段上的第三点集进行扫描获得m组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)；
84.该步骤中，以第一基准点坐标p2(x2,y2)作为激光线的第一端点的扫描中心是指，将第一基准点坐标p2(x2,y2)当做激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆的圆心坐标。
85.s122、将激光线的第一端点沿系统坐标系y轴移动，分别对m条第四线段上的第四点集进行扫描获得m组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)；
86.s123、分别对m组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)和m组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)进行数学计算处理，获得激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。
87.参照图8，本实施例中，第三线段为长度3r、与系统坐标系x轴平行、在系统坐标系y轴方向上等间距分布、贯穿塔规中心圆且两端分别落在塔规平台的圆锥面上的直线段，第三点集为将每条第三线段在系统坐标系x轴方向上等间距分割的点的集合；第四线段为长度3r、与系统坐标系y轴平行、在系统坐标系x轴方向上等间距分布、贯穿塔规中心圆且两端分别落在塔规平台的圆锥面上的直线段，第三点集为将每条第三线段在系统坐标系y轴方向上等间距分割的点的集合；本实施例中，r为由ccd相机获取塔规平台的中心圆的半径值，对第三线段或第四线段进行等间距分割的点的数量可以适应变化，但必须满足每条线段上的点存在落在塔规平台的俯视方向上投影图像中圆锥面的两侧以及中心圆上。
88.在一个实施例中，对m组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)进行数学计算处理包括：
89.将每一组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的圆锥面上的点，在系统坐标系xz平面上按最小二乘法拟合成第三斜线组，完成后获得m组
第三斜线组，其中，每个第三斜线组均包括两条线段；
90.将每一组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的中心圆上的点，在系统坐标系的xz平面上按最小二乘法拟合成第三中心线，完成后共获得m条第三中心线；
91.由于m条第三中心线和m组第三斜线组分别一一对应，因此，每条第三中心线在系统坐标系xz平面上必定与一组第三斜线组的两条线段分别相交，因此共获取m组第三斜线和m条第三中心线在系统坐标系xz平面上的2m个交点。
92.同理，对m组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)进行数学计算处理包括：
93.将每一组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的圆锥面上的点，在系统坐标系的yz平面上按最小二乘法拟合成第四斜线组，完成后共获得m组第四斜线组，其中，每个第四斜线组均包括两条线段；
94.将每一组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的中心圆上的点，在系统坐标系的yz平面上按最小二乘法拟合成第四中心线，完成后共获得m条第四中心线；
95.由于m条第四中心线和m组第四斜线组分别一一对应，因此，每条第四中心线在yz平面必定与一组第四斜线组的两条线段分别相交，因此共获得m组第四斜线组和m条第四中心线在yz平面上的2m个交点。
96.本实施例中，在分别获得xz平面上的2m个交点和yz平面上的2m个交点后，根据激光线的y位置(分别对m条第三线段上的第三点集进行扫描时，激光线的y位置)将xz平面上的2m个交点转换成xy平面上的2m个交点；根据激光线的x位置(分别对m条第四线段上的第四点集进行扫描时，激光线的x位置)将yz平面上的2m个交点转换成xy平面上的2m个交点，此时，共获得系统坐标系上xy平面上的4m个交点。采用最小二乘法对4m个xy平面上的交点进行拟合成第一参考圆c1，则第一参考圆c1的圆心位置即激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。
97.在一些实施例中，在步骤s100中，获取激光传感器发出的激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心坐标的第二精确点坐标包括：
98.s130、获取激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标；
99.s140、根据第二基准点坐标，获取激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标。
100.本实施例中，为了获取到激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标，需要先获取到激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的粗略坐标后(即第二基准点坐标)，再根据获得的粗略坐标获得第二精确点坐标。
101.具体的，在一些实施例中，激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标包括：
102.s131、将激光线的中心位置和激光高度读数恢复至上述实施例中的步骤s102处；
103.s132、以激光线的第二端点扫描第五线段上的第五点集，获得第五点集坐标，根据第五点集坐标获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；
104.该步骤中，激光线的第二端点指的是激光线另一端的端点，与上述实施例中步骤s110的激光线的第一端点对应，分别为激光线的两个边缘点。
105.s133、将线激光传感器调整至步骤s111位置上后，以激光线的第二端点扫描第六线段上的第六点集，获得第六点集坐标，根据第六点集坐标获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准y坐标，进而得到激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标p3(x3,y3)。
106.在一些实施例中，第五线段为从系统坐标系中的系统坐标点(x5-0.5l-1.5r，y5)到系统坐标点(x5-0.5l+1.5r,y5)的线段，第五点集为将第五线段向系统坐标系x轴方向等间距分割的点的集合。第六线段为从系统坐标点(x5-0.5l，y5-1.5r)到系统坐标点(x5-0.5l,y5+1.5r)的线段，第六点集为将第六线段向系统坐标系y轴方向等间距分割的点的集合。本实施例中，x5、y5为通过上述实施例中记录的激光线测量塔规平台的中心圆圆心位置p5(x5,y5,z5)中获知，r为由ccd相机获取塔规平台的中心圆的半径值，l为激光线的长度的值。同理，与上述实施例相对应参照，本实施例中，通过设定第五线段为系统坐标点(x5-0.5l-1.5r，y5)到系统坐标点(x5-0.5l+1.5r,y5)的线段、第六线段为从系统坐标点(x5-0.5l，y5-1.5r)到系统坐标点(x5-0.5l,y5+1.5r)的线段，使得第五线段的起点处于塔规平台俯视方向上投影图像的一侧圆锥面并经过中心圆的一条直径后再到另一侧圆锥面上的线段；第六线段的起点处于塔规平台俯视方向上投影图像的一侧圆锥面并经过中心圆的一条直径后再到另一侧圆锥面上的线段，且本实施例中第五线段与第六线段在塔规平台俯视方向上投影图像互相垂直。
107.在一些实施例中，在上述实施例中获取到第五线段、第五点集、第六线段和第六点集后，根据第五点集坐标获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标包括：
108.通过激光线的第二端点依次测量第五点集中的各个点，获得各个点的测量坐标即第五点集坐标，由于第五线段为贯穿塔规平台的中心圆中一条直径的线段，并且该线段的两端均落到塔规平台俯视方向上的投影图像的圆锥面上，因此，将第五点集坐标中处于圆锥面上的所有点在系统坐标系的xz平面上拟合成第五斜线组，将第五点集坐标中处在中心圆上的所有点在系统坐标系的xz平面上拟合成第五中心线，其中，第五斜线组包括2个线段，2个线段在xz平面上分别与第五中心线相交获得第五交点坐标和第六交点坐标，则第五交点坐标和第六交点坐标的中点坐标的x值即激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标。
109.此外，本实施例中，根据第六点集坐标获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标包括：
110.通过激光线的第二端点依次测量第六点集中的各个点，获得各个点的测量坐标即第六点集坐标，由于第六线段为贯穿塔规平台的中心圆中一条直径的线段，并且该线段的两端均落到塔规平台俯视方向上的投影图像的圆锥面上，因此，将第六点集坐标中处于圆锥面上的所有点在系统坐标系的yz平面上拟合成第六斜线组，将第六点集坐标中处在中心圆上的所有点在系统坐标系的yz平面上拟合成第六中心线，其中，第六斜线组包括2个线段，2个线段在yz平面上分别与第六中心线相交获得第七交点坐标和第八交点坐标，则第七交点坐标和第八交点坐标的中点坐标的y值即激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，进而可得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标p3(x3,y3)。
111.在一些实施例中，通过上述实施例获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标p3(x3,y3)后，获取激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标包括：
112.s141、以第二基准点坐标p3(x3,y3)为激光线第二端点的扫描中心，将激光线的第二端点沿系统坐标系的x轴移动，分别对m条第七线段上的第七点集进行扫描获得m组第三激光测量坐标(xq,yq,zq)；
113.s142、将激光线的第二端点沿系统坐标系y轴移动，分别对m条第八线段上的第八点集进行扫描获得m组第四激光测量坐标(xr,yr,zr)；
114.s143、分别对m组第三激光测量坐标(xq,yq,zq)和m组第四激光测量坐标(xr,yr,zr)进行数据计算处理，获得激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标。
115.在一些实施例中，上述实施例中m的取值与后续对激光线的中心位置标定的精度有关，通常的，m的取值越大，则后续对激光线的中心位置标定的精度越高。本实施例中，第七线段为长度3r、与系统坐标系x轴平行、在系统坐标系y轴方向上等间距分布、贯穿塔规中心圆且两端分别落在塔规平台的圆锥面上的直线段，第七点集为将每条第七线段在系统坐标系x轴方向上等间距分割的点的集合；第八线段为长度3r、与系统坐标系y轴平行、在系统坐标系x轴方向上等间距分布、贯穿塔规中心圆且两端分别落在塔规平台的圆锥面上的直线段，第八点集为将每条第三线段在系统坐标系y轴方向上等间距分割的点的集合；本实施例中，r为由ccd相机获取塔规平台的中心圆的半径值，对第七线段或第八线段进行等间距分割的点的数量可以适应变化，但必须满足每条线段上的点中存在落在塔规平台的俯视方向上投影图像中圆锥面的两侧以及中心圆上。
116.在一个实施例中，对m组第三激光测量坐标(xq,yq,zq)进行数学计算处理包括：
117.将每一组第三激光测量坐标(xq,yq,zq)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的圆锥面上的点，在系统坐标系xz平面上按最小二乘法拟合成第七斜线组，完成后共获得m组第七斜线组，其中，每个斜线组包括两条线段；
118.将每一组第三激光测量坐标(xq,yq,zq)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的中心圆上的点，在系统坐标系的xz平面上按最小二乘法拟合成第七中心线，完成后共获得m条第七中心线；
119.由于m条第七中心线和m组第七斜线组分别一一对应，因此，每条第七中心线在系统坐标系xz平面上必定与一组第七斜线组的两条线段分别相交，因此共获取m组第七斜线组和m条第七中心线在系统坐标系xz平面上的2m个交点。
120.同理，对m组第四激光测量坐标(xr,yr,zr)进行数学计算处理包括：
121.将每一组第四激光测量坐标(xr,yr,zr)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的圆锥面上的点，在系统坐标系yz平面上按最小二乘法拟合成第八斜线组，完成后共获得m组第八斜线组，其中每个斜线组包括两条线段；
122.将每一组第四激光测量坐标(xr,yr,zr)中处于塔规平台的俯视方向投影图像上的中心圆上的点，在系统坐标系yz平面上按最小二乘法拟合成第八中心线，完成后共获得m条第八中心线；
123.由于m条第八中心线和m组第八斜线组分别一一对应，因此，每条第八中心线在系
统坐标系yz平面上必定与一组第八斜线组的两条线段分别相交，因此共获取m组第八斜线组和m条第八中心线在系统坐标系yz平面上的2m个交点。
124.本实施例中，在分别获得xz平面上的2m个交点和yz平面上的2m个交点后，根据激光线的y位置(分别对m条第七线段上的第七点集进行扫描时，激光线的y位置)将xz平面上的2m个交点转换成xy平面上的2m个交点；根据激光线的x位置(分别对m条第八线段上的第八点集进行扫描时，激光线的x位置)将yz平面上的2m个交点转换成xy平面上的2m个交点，此时共获得系统坐标系上xy平面上的4m个交点。采用最小二乘法对这4m个xy平面上的交点进行拟合成第二参考圆c2，则第二参考圆c2的圆心位置即激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标。
125.上述实施例中，第二基准点坐标、第二精确点坐标获取的过程原理与各实施例中第一基准点坐标、第一精确点坐标获取的过程原理相互参照对应。
126.参照图9，在一些实施例中，通过上述实施例获得第一参考圆c1的圆心坐标p6(x6,y6)和第二参考圆c2的圆心坐标p7(x7,y7)后，激光线的偏摆角度信息通过以下公式求得：
127.θ＝ctan((y7-y6)/(x7-x6))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
128.其中，θ为激光线的偏摆角度信息，第一参考圆c1的圆心坐标p6(x6,y6)即激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心获得的第一精确点坐标，第二参考圆c2的圆心坐标p7(x7,y7)即激光线的第二端点扫描塔规平台的中心圆圆心获得的第二精确点坐标。本实施例中，获得激光线的偏摆角度信息后，判断偏摆角度信息的值是否在预设精度范围内，若是，则说明线激光传感器与ccd相机结合的测量系统满足测量精度要求；否则，根据偏摆角度信息对线激光传感器的发射角度进行调节后，再次按照上述各个实施例中阐述的方法获取第一精确点坐标和第二精确点坐标后并计算偏摆角度信息，直至获得的偏摆角度信息在预设精度范围内。
129.参照图9，在一些实施例中，获取到第一参考圆c1的圆心坐标和第二参考圆c2的圆心坐标后，还可以通过第一参考圆c1的圆心坐标和第二参考圆c2的圆心坐标获得激光线的标定中心位置p4(x4,y4)；并通过标定中心位置获得激光线标定中心位置与ccd相机的影像中心的偏移量，以使得在进行测量时，通过ccd相机影像测量出待测物的坐标后，通过激光线标定中心位置与ccd相机的影像中心的偏移量将激光线的中心位置移动至该位置进行激光测量。其中，标定中心位置p4(x4,y4)由以下计算式得出：
130.x4＝(x6+x7)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
131.y4＝(y6+y7)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
132.其中，(x6,y6)为上述实施例中计算得出的第一参考圆c1的圆心坐标，(x7,y7)为上述实施例中计算得出的第二参考圆c2的圆心坐标。
133.激光线标定中心位置与ccd相机的影像中心的偏移量通过以下公式求得：
134.δx＝x4-x1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
135.δy＝y4-y1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
136.δz＝z4-z1
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(6)
137.其中，x1，y1，z1为由上述实施例中ccd相机获取的塔规平台的中心圆的圆心坐标p1(x1,y1,z1)中获得。x4，y4即激光线的标定中心位置p4(x4,y4)。z4＝z5+lv，z5和lv为上述实施例中，在执行步骤s112时，激光线测量塔规平台的中心圆圆心位置时获取的位置p5
(x5,y5,z5)，以及此时的激光线中心点的激光数值lv。
138.参照图1，第二方面，本发明的一个实施例提供了一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统，其包括线激光传感器100和ccd相机200。其中，线激光传感器100发出的激光线的发射角度的安装调整方法，采用上述任一实施例中所阐述的安装调整方法对线激光传感器100的发射角度进行调节，使得线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的测量精度得到提高，满足测量需求。
139.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

技术特征：
1.一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，包括：获取线激光传感器发出的激光线的第一端点和第二端点分别扫描塔规平台的中心圆圆心获得的第一精确点坐标和第二精确点坐标；根据所述第一精确点坐标和所述第二精确点坐标计算所述激光线的偏摆角度信息；判断所述偏摆角度信息是否在预设精度范围内；若是，则判断所述测量系统的安装精度符合预设要求；否则，根据所述偏摆角度信息调整所述线激光传感器的发射角度后，重新获取所述第一精确点坐标和第二精确点坐标并计算所述偏摆角度信息，直至所述偏摆角度信息在所述预设精度范围内。2.根据权利要求1所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取线激光传感器发出的激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心获得第一精确点坐标包括：获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标；根据所述第一基准点坐标，获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。3.根据权利要求2所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取激光线传感器发出的激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心获得第二精确点坐标包括：获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标；根据所述第二基准点坐标，获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标。4.根据权利要求1至3任一项所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述根据所述第一精确点坐标和所述第二精确点坐标获得所述激光线的偏摆角度信息通过以下公式进行计算：θ＝ctan((y4-y3)/(x4-x3))其中，θ为所述偏摆角度信息，y4为所述第二精确点坐标在y轴上的值，x4为所述第二精确点坐标在x轴上的值，y3为所述第一精确点坐标在y轴上的值，x3为所述第一精确点坐标在x轴上的值。5.根据权利要求3所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取所述激光线的第一端点扫描塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标包括：通过ccd相机获取所述塔规平台的中心圆圆心坐标p1(x1,y1,z1)；将所述激光线的中心位置移动至距离所述圆心坐标p1(x1,y1,z1)的预设范围内，且激光高度读数为0的位置上；以所述激光线的第一端点扫描第一线段上的第一点集，获得第一点集坐标，根据所述第一点集坐标获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；以所述激光线的第一端点扫描第二线段上的第二点集，获得第二点集坐标，根据所述第二点集坐标获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐
标，进而获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一基准点坐标p2(x2,y2)。6.根据权利要求5所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标包括：以所述第一基准点坐标为所述激光线的第一端点的扫描中心点，将所述激光线的第一端点沿系统坐标系x轴移动分别对m条第三线段上的第三点集进行扫描获得m组第一激光测量坐标(xi,yi,zi)；所述激光线的第一端点沿系统坐标系y轴移动分别对m条第四线段上的第四点集进行扫描获得m组第二激光测量坐标(xj,yj,zj)；分别对m组所述第一激光测量坐标(xi,yi,zi)和m组所述第二激光测量坐标(xj,yj,zj)进行数据计算处理，获得所述激光线的第一端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第一精确点坐标。7.根据权利要求6所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标包括：将所述激光线的中心位置移动至距离所述圆心坐标预设范围内，且激光高度读数在0的位置上；以所述激光线的第二端点扫描第五线段上的第五点集，获得第五点集坐标，根据所述第五点集坐标获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点x坐标；以所述激光线的第二端点扫描第六线段上的第六点集，获得第六点集坐标，根据第六点集坐标获得所述激光线第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的基准点y坐标，进而获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二基准点坐标p3(x3,y3)。8.根据权利要求7所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，所述获取所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确点坐标包括：以所述第二基准点坐标为所述激光线的第二端点的扫描中心点，所述激光线的第二端点沿系统坐标系x轴移动分别对m条第七线段上的第七点集进行扫描获得m组第三激光测量坐标；所述激光线的第二端点沿系统坐标系y轴移动分别对m条第八线段上的第八点集进行扫描获得m组第四激光测量坐标；分别对m组所述第三激光测量坐标和m组所述第四激光测量坐标进行数学计算处理，获得所述激光线的第二端点扫描所述塔规平台的中心圆圆心的第二精确坐标。9.根据权利要求8所述的线激光传感器与ccd相机结合的测量系统的安装调整方法，其特征在于，还包括：根据所述第一精确点坐标和所述第二精确点坐标获取所述激光线的标定中心位置；根据所述标定中心位置获得所述激光线的标定中心位置与ccd相机的影像中心的偏移
量。10.一种线激光传感器与ccd相机结合的测量系统，其特征在于，包括线激光传感器和ccd相机；其中，所述线激光传感器发出的激光线的调整方法根据如权利要求1至9任一项所述的安装调整方法进行安装调整。

技术总结
本发明公开了一种线激光测量系统的安装调整方法及线激光测量系统；方法通过获取到线激光传感器发出的激光线的第一端点和第二端点分别扫描塔规平台的中心圆圆心获取到第一精确点坐标和第二精确点坐标后，根据第一精确点坐标和第二精确点坐标计算激光线的偏摆角度信息，判断偏摆角度信息是否在预设的精度范围中，若是，则说明测量系统满足预设要求，否则，根据偏摆角度信息对线激光传感器的发射角度进行调整，并重新获取第一精确点坐标和第二精确点坐标后计算偏摆角度信息，直至得到的偏摆角度信息在预设精度范围内；解决了相关技术中由于单纯的依靠人工观测并调整线激光传感器发出的激光线的偏摆角度存在的误差大、人工操作依赖性强的技术问题。操作依赖性强的技术问题。操作依赖性强的技术问题。


技术研发人员：段存立 喻林辉
受保护的技术使用者：东莞市兆丰精密仪器有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/6