具有運(yùn)動補(bǔ)償?shù)募す馔队跋到y(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有運(yùn)動補(bǔ)償?shù)募す馔队跋到y(tǒng)及方法。一種把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光器與工作表面之間的相對動態(tài)移動的方法，其包括：通過在攝影機(jī)圖像中定位各個目標(biāo)而確立攝影機(jī)在三維中相對于工作表面的位置；利用激光器相對于攝影機(jī)的固定位置而確立激光器相對于工作表面的位置；以及響應(yīng)于由攝影機(jī)確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動，利用計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影儀反射鏡的旋轉(zhuǎn)。在一個實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少兩個先前位置并且預(yù)測激光器的下一個位置，從而補(bǔ)償激光器相對于工作表面的移動。
【專利說明】具有運(yùn)動補(bǔ)償?shù)募す馔队跋到y(tǒng)及方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2013年I月28日提交的臨時專利申請序列號61/757，412的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請涉及一種把激光圖像精確地投影在目標(biāo)或工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光投影儀與目標(biāo)的表面之間的相對動態(tài)移動的方法。

【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)前，激光投影儀被利用來在工作表面上組件各個部件，比如組件桁架(truss)的各個部件，正如在本發(fā)明人的美國專利號5，646，859中所公開的那樣。至少四個目標(biāo)(其通常是反光目標(biāo))相對于工作表面被固定，并且激光投影儀周期性地掃描各個目標(biāo)以便校準(zhǔn)工作表面與激光投影儀之間的相對位置。這在當(dāng)前是通過測量相對于工具的坐標(biāo)系的目標(biāo)坐標(biāo)并且隨后利用后方交會(resect1n)處理(即計(jì)算去到目標(biāo)的已知激光射線在該處經(jīng)過已知3-D目標(biāo)坐標(biāo)的投影儀位置)定位投影儀相對于工具的位置而實(shí)現(xiàn)的。一旦確立了激光投影儀的相對位置，就可以計(jì)算激光投影儀掃描反射鏡的所需偏轉(zhuǎn)角度，以便描記激光點(diǎn)經(jīng)過工具或工作表面的已知三維輪廓上的所期望的模板圖案。模板圖案被投影為一系列矢量移動，其中激光順序地描記經(jīng)過所述圖案的各項(xiàng)特征。如果描記經(jīng)過圖案特征的操作以足夠高的頻率發(fā)生，則可以在沒有可見的閃爍偽像的情況下顯示所述圖案。
[0005]通過在目標(biāo)的表面上的格柵圖案中掃描激光點(diǎn)來確立反光校準(zhǔn)目標(biāo)的精確位置。通過定位四個或更多目標(biāo)的位置允許校準(zhǔn)相對投影儀位置。在傳統(tǒng)的處理中，主計(jì)算機(jī)計(jì)算投影儀位置和所需的掃描矢量反射鏡移動以便描記經(jīng)過所定義的3-D模板圖案，并且隨后把所得到的兩個軸掃描反射鏡的移動的矢量顯示列表傳送到連續(xù)地回描所期望的掃描序列的投影儀中的內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)。周期性地停止掃描序列并且定位目標(biāo)，以便檢查由于投影儀相對于目標(biāo)或工具表面的位置的改變而導(dǎo)致的投影圖案位置的變化，或者補(bǔ)償其他因素，比如由于環(huán)境中的溫度變化而導(dǎo)致的漂移。如果檢測到變化，則重新定位各個目標(biāo)，計(jì)算新的掃描序列并且將其傳送到投影儀。
[0006]但是必須順序地施行利用投影儀掃描目標(biāo)位置的操作，并且每秒最多可以掃描很少幾個目標(biāo)。其結(jié)果是只能間歇性地施行針對投影漂移的測試，并且對于投影儀圖案的校正導(dǎo)致所投影圖案中的明顯的中斷。雖然這種傳統(tǒng)的方法可以有效地補(bǔ)償緩慢改變的環(huán)境條件或者間歇性發(fā)生的情況(比如刻意重新定位目標(biāo)或工具表面)，但是其無法校正更加動態(tài)的改變，比如隨著裝料吊車移動或者響應(yīng)于陣風(fēng)或打開進(jìn)料臺的門導(dǎo)致的氣壓改變發(fā)生的建筑物移動而導(dǎo)致的天花板安裝的激光投影儀的振動。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)確實(shí)包括提出利用攝影機(jī)來采集系統(tǒng)相對于目標(biāo)的表面的姿態(tài)，從而補(bǔ)償投影儀相對于目標(biāo)表面的移動。利用攝影機(jī)來跟蹤投影儀具有兩個重要優(yōu)點(diǎn)，即(i)現(xiàn)今的攝影機(jī)可以在高速下操作從而每秒數(shù)百次定位目標(biāo)，以及(ii)目標(biāo)檢測與投影無關(guān)并且不會與所投影圖像的動態(tài)運(yùn)動發(fā)生干擾。但是一般來說，在現(xiàn)有技術(shù)中公開的投影儀是視頻投影儀(即在例如每秒30或60幀的固定刷新速率下顯示光柵圖像)。與此相對，本發(fā)明的方法對通過掃描激光產(chǎn)生的動態(tài)顯示的矢量圖像進(jìn)行校正。雖然整個激光圖案可能僅僅更加緩慢地被刷新(例如每秒40次)，但是所描記的單獨(dú)各點(diǎn)則被每秒更新超過10000次，正如后面進(jìn)一步描述的那樣。在Keitler等人的已公布PCT申請W0201213645中公開了一種例外，該申請聲明其所公開的動態(tài)跟蹤方法可以被用于視頻或激光投影儀；但是其所公開的方法依賴于特別對于激光投影儀來說在商業(yè)上尚未被證明是可行的獨(dú)特地配置的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]所述把激光圖像圖案精確地投影在目標(biāo)或工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光投影儀與工作表面之間的相對動態(tài)移動的方法包括一種激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有:至少一臺激光投影儀，其具有激光束源和把激光束重定向到工作表面上的旋轉(zhuǎn)反射鏡；相對于激光投影儀固定的至少一臺高分辨率攝影機(jī)；處在相對于工作表面的固定位置處的各個目標(biāo)；以及與激光投影儀和攝影機(jī)通信的計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的方法隨后包括:通過在攝影機(jī)圖像中定位各個目標(biāo)，確立攝影機(jī)在三維中相對于工作表面的位置。所述方法隨后包括:利用激光投影儀相對于攝影機(jī)的固定位置，確立激光投影儀相對于工作表面的位置。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法隨后包括:響應(yīng)于由攝影機(jī)確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動，利用計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影儀反射鏡的旋轉(zhuǎn)，從而連續(xù)地校正工作表面上的激光束的位置。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括:在三維中連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少兩個先前位置并且預(yù)測激光投影儀的下一個位置，所述計(jì)算機(jī)從而補(bǔ)償激光投影儀相對于工作表面的移動；也就是激光投影儀相對于工作表面的相對速度。還可以通過連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少三個先前位置并且隨后預(yù)測激光投影儀的下一個位置來確定三維中的激光投影儀相對于工作表面的加速度(即速度改變)，從而補(bǔ)償激光投影儀相對于工作表面的加速度。
[0009]本發(fā)明的方法可以包括:通過首先利用激光投影儀掃描各個目標(biāo)并且隨后當(dāng)激光投影儀相對于目標(biāo)穩(wěn)定時利用攝影機(jī)定位所述目標(biāo)來確立攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置。當(dāng)所述方法包括把閃光導(dǎo)向反光目標(biāo)并且利用攝影機(jī)定位被照明的反光目標(biāo)，以便相對于激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)非常精確地定位反光目標(biāo)和所述目標(biāo)的表面時，所述目標(biāo)可以是反光目標(biāo)，并且所述系統(tǒng)可以包括例如LED閃光燈組件之類的閃光組件。正如前面所闡述的那樣，所述目標(biāo)處在相對于工作表面的固定位置處，并且在該實(shí)施例中發(fā)射或反射光源。本發(fā)明的方法還可以包括:在工作表面上描記校正后的圖案時，通過利用計(jì)算機(jī)把三維圖案坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成激光投影儀中的投影矢量反射鏡定義坐標(biāo)來確定激光投影儀相對于工作表面的位置。本發(fā)明的方法還可以包括:利用攝影機(jī)直接觀察激光投影儀的元件，比如由激光投影儀投影的斑點(diǎn)或一系列斑點(diǎn)，并且利用計(jì)算機(jī)來計(jì)算攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置。
[0010]通過前面對于本發(fā)明的方法的描述將會理解，本發(fā)明的方法特別適用于部件的精確組裝，比如在動態(tài)條件下要求至少0.50mm (0.0197英寸)的精度的飛機(jī)碳纖維布局的組裝。如前所述，激光投影每秒刷新在圖案中描記的單獨(dú)各點(diǎn)超過10000次。因此，通過在每一個圖案內(nèi)而不是在圖案之間進(jìn)行卷曲(warping)，有可能利用本發(fā)明的方法以高得多的保真度進(jìn)行校正(例如如果必須對于50cm/秒的移動校正投影，則50hz的校正在圖案中產(chǎn)生Icm的誤差，而10000Hz則校正到0.005cm (或者大約0.002英寸)，這是察覺不到的誤差并且可以被用于例如飛機(jī)碳纖維布局之類的精確組裝任務(wù))?！熬砬睂τ?-D透視是校正，對于二維是伸展。動態(tài)地局部校正所描記的激光投影儀矢量圖案是本發(fā)明的一項(xiàng)重要特征。
[0011 ] 如前所述，動態(tài)跟蹤是本發(fā)明的一項(xiàng)重要特征，也就是說，本發(fā)明的方法把激光投影儀與工作表面的相對移動擬合到被描述為時間的函數(shù)的測量，并且隨后預(yù)測在實(shí)際對所投影的顯示應(yīng)用校正的精確未來時刻對象將位于何處(以便例如校正幾毫秒的處理延遲)。這樣就允許其中所施加的力是合理地連續(xù)的非常自然的移動。但是如果所述相對移動碰到固定對象，則其將立即停止，并且所投影的圖案將以千分之幾秒“彈”過該位置。
[0012]通過后面對于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上的方法的其他優(yōu)點(diǎn)和有利特征將會得到更加全面的理解。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，除了如在所附權(quán)利要求書中所闡述的那樣，該方法不限于所描述的實(shí)施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]參照后面結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述將會更容易認(rèn)識到并且會更好地理解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0014]圖1是把激光模板投影在工作表面上的現(xiàn)有技術(shù)商用方法的示意圖；
[0015]圖2是精確地投影激光圖像的一種改進(jìn)的方法的示意圖；
[0016]圖3是針對投影激光圖像的方法的進(jìn)一步改進(jìn)的示意圖；
[0017]圖4進(jìn)一步示出了圖3中所示的方法的實(shí)施例；
[0018]圖5示出了包括激光投影儀的一個優(yōu)選實(shí)施例的本發(fā)明的方法；以及
[0019]圖6是攝影機(jī)的一個實(shí)施例的端視圖，其示出了本發(fā)明的方法的另一個實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如前所述，在【背景技術(shù)】部分和本發(fā)明人的美國專利號5，646，859中，當(dāng)前的商用組件激光投影系統(tǒng)包括激光投影儀20和處在相對于工件或工作表面24的固定位置處的多個(至少四個)目標(biāo)(其通常是反光目標(biāo))22，正如圖1中所示出的那樣。激光投影儀20周期性地掃描各個目標(biāo)22，以便通過后方交會處理定位激光投影儀相對于工具的位置?？梢詫す馔队皟x掃描反射鏡進(jìn)行計(jì)算，以便將激光點(diǎn)描記經(jīng)過工具的已知三維輪廓上的所期望的模板圖案。但是這種方法存在幾個缺點(diǎn)，其中包括必須中斷在工具上的模板的投影以便確認(rèn)激光投影儀與工具表面的相對位置，并且其無法校正激光投影儀相對于所述目標(biāo)的表面的更加動態(tài)的改變或移動。
[0021]圖2中所示的本發(fā)明的激光投影系統(tǒng)的一個實(shí)施例包括激光投影儀26、相對于激光投影儀26固定或者被集成到激光投影儀外罩中的高分辨率或高清晰度攝影機(jī)28，正如圖中所示出的那樣。目標(biāo)30相對于工件32固定。在該實(shí)施例中，激光投影儀26和攝影機(jī)被用來確立固定攝影機(jī)28位置與激光投影儀之間的相對位置。最初，所述系統(tǒng)利用激光投影儀26和攝影機(jī)28來定位目標(biāo)30，以便確立固定攝影機(jī)位置與投影儀系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)之間的相對對應(yīng)性。這是通過在系統(tǒng)穩(wěn)定時掃描所述目標(biāo)或者通過補(bǔ)償激光目標(biāo)的掃描位置而實(shí)現(xiàn)的，其中補(bǔ)償激光目標(biāo)的掃描位置是通過在每一個所掃描的目標(biāo)之間的間隔期間監(jiān)測攝影機(jī)之間的相對位置而實(shí)現(xiàn)的。一旦確立了激光器與攝影機(jī)之間的相對對應(yīng)性，就可以完全基于攝影機(jī)位置來計(jì)算激光投影儀26相對于工作工具32的相對位置而不會有所顯示的激光投影的任何中斷。通過基于更新后的攝影機(jī)位置修改激光投影位置允許對校正后的投影列表進(jìn)行評估，以便獨(dú)立于激光投影儀26或工作工具32的移動而保持光學(xué)模板在工具表面上的固定位置。圖2中所示的激光投影系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例提供了兩種方法來更新相關(guān)聯(lián)的矢量顯示列表，從而允許與現(xiàn)有的激光投影系統(tǒng)集成，并且利用為了直接支持校正處理而開發(fā)的增強(qiáng)的投影儀來提供優(yōu)化的性能。
[0022]圖3示出了利用動態(tài)補(bǔ)償來增強(qiáng)現(xiàn)有的激光投影裝置的激光器和攝影機(jī)投影系統(tǒng)。在這種配置中，外部攝影機(jī)36通過物理方式附著到現(xiàn)有的激光投影儀34。攝影機(jī)36具有利用高速通信鏈接的集成LED閃光燈38 (后面關(guān)于圖7討論)，例如可以從Basler AG獲得的工業(yè)攝影機(jī)型號acA2500-14gm通過千兆字節(jié)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，以便從遠(yuǎn)離主計(jì)算機(jī)的距離提供高速分辨率圖像的快速傳送。所檢測到的位置42隨后可以被用來計(jì)算激光投影儀34的相對位置。主計(jì)算機(jī)40隨后可以基于當(dāng)前所投影的模板的3-D范圍來計(jì)算相對掃描矢量偏移量。所述矢量偏移量可以被發(fā)送到投影儀34，并且在描記當(dāng)前存儲的矢量顯示列表時被動態(tài)地應(yīng)用，以便校正投影儀相對于目標(biāo)表面或工具(未示出)的運(yùn)動。但是圖3中所示的系統(tǒng)并不是最優(yōu)的，這是因?yàn)槭噶匡@示的簡單變換例如不允許相對于工具的復(fù)雜動態(tài)運(yùn)動，并且只能近似對于所顯示模板的所需校正。舉例來說，對于精確的補(bǔ)償，顯著地更加靠近投影儀的模板的分量將需要更大的矢量角度校正。
[0023]圖4中所示的增強(qiáng)的投影儀設(shè)計(jì)允許更加靈活的性能。圖4中所示的投影系統(tǒng)的實(shí)施例包括激光投影儀44和高分辨率攝影機(jī)46。如圖所示，通過記錄所顯示模板的源3-D坐標(biāo)而強(qiáng)化了矢量顯示列表48。所嵌入的處理器隨后在利用激光點(diǎn)描記矢量圖案時動態(tài)地應(yīng)用當(dāng)前評估的投影儀變換50以便把矢量顯示列表48轉(zhuǎn)換成校正后的矢量顯示列表52，從而在存在任意相對運(yùn)動的情況下提供經(jīng)過完全校正的模板投影54。相對投影的圖像處理和計(jì)算可以在主計(jì)算機(jī)中發(fā)生，或者優(yōu)選的是，攝影機(jī)46和用以定位反光目標(biāo)及評估攝影機(jī)姿態(tài)的圖像處理軟件被直接集成到投影儀中。
[0024]為了計(jì)算作為激光投影儀的兩個掃描反射鏡(圖5中的60和62)的旋轉(zhuǎn)角度的矢量，首先確定激光投影儀44相對于將激光投影到其上的工作表面的位置。一旦確定了投影儀相對于工作表面的位置，計(jì)算機(jī)就計(jì)算掃描反射鏡的必要旋轉(zhuǎn)以便把投影儀位置改變到使得激光被投影到所述表面上的期望點(diǎn)，正如后面進(jìn)一步討論的那樣。一旦如前面所討論的那樣通過觀察所述目標(biāo)相對于工作表面定位了攝影機(jī)46，就通過已知的機(jī)械關(guān)系或者通過需要所計(jì)算的激光投影儀相對于所述表面的位置的掃描來確定激光投影儀44相對于攝影機(jī)的位置。當(dāng)計(jì)算出激光投影儀相對于所述表面的位置時，所述位置被用來確定所需的反射鏡旋轉(zhuǎn)矢量。
[0025]主計(jì)算機(jī)監(jiān)測所計(jì)算的矢量相比于初始計(jì)算的矢量的改變，并且發(fā)出以2-D增量偏移所投影的圖案的針對反射鏡旋轉(zhuǎn)角度的校正，作為第二更加先進(jìn)的實(shí)例，所述校正是3-D坐標(biāo)的更新后的數(shù)值，正如后面進(jìn)一步描述的那樣。
[0026]圖5示出了適用于本發(fā)明的把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上的方法的激光投影儀和攝影機(jī)組件56。所述組件包括激光器或激光源58，分別安裝在旋轉(zhuǎn)電流計(jì)電動機(jī)64、66上的旋轉(zhuǎn)反射鏡60、62。激光束68被旋轉(zhuǎn)電流計(jì)反射鏡60、62重定向，其把激光束偏轉(zhuǎn)到圓柱形工件72上，從而在該工件上描記圖案70。所述工件包括至少四個目標(biāo)74，其優(yōu)選地是處在圓柱形工件72上的預(yù)定位置處的反光目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)理解的是，工件72可以具有任何形狀并且不限于圓柱形。所述組件還包括高清晰度攝影機(jī)78，并且目標(biāo)74由光源76照明，其優(yōu)選地是LED光源或LED閃光燈陣列76。處理板80檢測攝影機(jī)78的圖像中的各個目標(biāo)位置和攝影機(jī)以便計(jì)算投影儀關(guān)于目標(biāo)72的相對位置，并且確定在部件上的恒定位置處描記所述圖案必要的經(jīng)過修改的反射鏡偏轉(zhuǎn)，而不管由于目標(biāo)72、投影儀或全部二者的移動所導(dǎo)致的投影儀相對于目標(biāo)的表面的任何移動。因此，攝影機(jī)78連續(xù)地更新組件56相對于工件72的位置而不會中斷激光投影。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影反射鏡60和62的旋轉(zhuǎn)，這是通過響應(yīng)于由攝影機(jī)78確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動來控制旋轉(zhuǎn)電流計(jì)電動機(jī)64、66來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)可以被用來連續(xù)地跟蹤激光投影儀78相對于工作表面72的至少兩個先前位置，并且預(yù)測激光投影儀的下一個位置，從而補(bǔ)償激光投影儀與工作表面72的相對移動。本發(fā)明的方法還可以被利用來補(bǔ)償激光投影儀58相對于工作表面72的加速度(即速度改變)，這是通過在三維中連續(xù)地跟蹤激光投影儀58相對于工作表面的至少三個先前位置，預(yù)測激光投影儀的下一個位置，并且針對激光投影儀相對于工作表面的移動而對其進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明的方法還可以被利用來跟蹤激光投影儀或者激光投影儀和攝影機(jī)組件56相對于工作表面72的加速度(速度改變)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，激光投影儀和攝影機(jī)組件56通常被安裝在高架起重機(jī)、橫梁和橋式臺架上，從而會受到由于風(fēng)或地面移動而導(dǎo)致的不規(guī)則移動。類似地，工件72相對于激光投影儀可能是可移動的。在其中精度至關(guān)重要的某些應(yīng)用中，比如用于構(gòu)造特定飛機(jī)的飛機(jī)碳纖維布局，激光投影中的誤差必須小于0.5mm或者0.01968英寸。即使在動態(tài)條件下，利用本發(fā)明的方法也可以達(dá)到這一精度。
[0027]圖6是圖5(和圖3)中所示的攝影機(jī)78的端視圖，其中攝影機(jī)78被LED閃光燈陣列76圍繞。如前所述，LED閃光燈陣列76照明由攝影機(jī)78觀看的圖5中的反光目標(biāo)74，從而改進(jìn)了測量或確定攝影機(jī)和激光投影儀相對于工作表面的相對位置的精度。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的把激光圖像圖案投影在工作表面上的方法的各個實(shí)施例做出許多修改。僅僅作為舉例，在本發(fā)明的方法中可以利用兩臺或更多臺攝影機(jī)，并且可以通過任意措施把攝影機(jī)相對于激光投影儀固定，其中包括如圖5中所示把攝影機(jī)放置在激光投影儀的外罩內(nèi)，或者利用托架或條桿把攝影機(jī)與激光投影儀間隔開。前面描述了本發(fā)明的方法，后面將申明所述方法的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光投影儀與工作表面之間的相對動態(tài)移動的方法，所述激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)包括至少一臺激光投影儀、相對于激光投影儀固定的至少一臺高分辨率攝影機(jī)、處在相對于工作表面的固定位置處的各個目標(biāo)以及與激光投影儀和攝影機(jī)通信的計(jì)算機(jī)，其中所述至少一臺激光投影儀具有激光束源以及把激光束重定向到工作表面上的旋轉(zhuǎn)反射鏡，所述方法包括: 通過在攝影機(jī)圖像中定位所述目標(biāo)而確立攝影機(jī)在三維中相對于工作表面的位置； 利用激光投影儀相對于攝影機(jī)的固定位置而確立激光投影儀相對于工作表面的位置；以及 響應(yīng)于由攝影機(jī)確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動，利用計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影儀反射鏡的旋轉(zhuǎn)，從而連續(xù)地校正工作表面上的激光束的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算機(jī)在三維中連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少兩個先前位置并且預(yù)測激光投影儀的下一個位置，從而補(bǔ)償激光投影儀相對于工作表面的移動。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括:通過利用激光投影儀掃描所述目標(biāo)并且當(dāng)激光投影儀相對于所述目標(biāo)穩(wěn)定時利用攝影機(jī)定位所述目標(biāo)來確立攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述目標(biāo)是反光目標(biāo)，并且所述系統(tǒng)包括導(dǎo)向所述反光目標(biāo)的閃光組件，所述方法包括:把閃光導(dǎo)向反光目標(biāo)并且利用攝影機(jī)定位被照明的反光目標(biāo)，以便精確地定位所述反光目標(biāo)和目標(biāo)表面。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述攝影機(jī)包括LED閃光燈陣列，并且所述方法包括JELED閃光燈陣列導(dǎo)向工作表面上，并且攝影機(jī)通過在攝影機(jī)圖像內(nèi)定位被照明的反光目標(biāo)而在三維中精確地確立攝影機(jī)相對于工作表面的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過以下操作確立攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置:利用激光投影儀掃描所述目標(biāo)，并且通過同時利用攝影機(jī)定位激光投影儀來單獨(dú)地補(bǔ)償每一項(xiàng)掃描。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，處在相對于目標(biāo)表面的固定位置處的所述目標(biāo)各自發(fā)射一個光源，所述方法包括:利用攝影機(jī)對被照明的目標(biāo)進(jìn)行成像，并且利用攝影機(jī)定位激光投影儀。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在工作表面上描記校正后的激光圖案時，激光投影儀相對于工作表面的位置被計(jì)算機(jī)利用來把三維圖案坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成激光投影儀中的投影矢量反射鏡偏轉(zhuǎn)坐標(biāo)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括:通過利用攝影機(jī)直接觀察激光投影儀的元件來精確地確立攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，由攝影機(jī)觀察的激光投影儀的所述元件是由激光投影儀投影的斑點(diǎn)，并且所述方法包括:利用攝影機(jī)觀察由激光投影儀投影的斑點(diǎn)，并且利用計(jì)算機(jī)計(jì)算攝影機(jī)相對于投影儀的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述方法包括:通過利用攝影機(jī)觀察由激光投影儀投影在工作表面上的斑點(diǎn)來確定攝影機(jī)相對于激光投影儀的位置。
12.一種利用激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)把激光圖像圖案精確地投影在工作表面上并且連續(xù)地補(bǔ)償激光投影儀與工作表面之間的相對動態(tài)移動的方法，所述激光投影儀和攝影機(jī)系統(tǒng)包括至少一臺激光投影儀、相對于激光投影儀固定的至少一臺高分辨率攝影機(jī)、處在相對于工作表面的固定位置處的多個反光目標(biāo)以及與激光投影儀和攝影機(jī)通信的計(jì)算機(jī)，其中所述至少一臺激光投影儀具有激光束源以及把激光束重定向到工作表面上的旋轉(zhuǎn)反射鏡，所述方法包括: 把閃光光源導(dǎo)向所述反光目標(biāo)上； 通過在攝影機(jī)圖像中定位被照明的反光目標(biāo)而確立攝影機(jī)在三維中相對于工作表面的位置； 利用激光投影儀相對于攝影機(jī)的固定位置而確立激光投影儀相對于工作表面的位置；以及 修改由激光投影儀投影的圖案以便補(bǔ)償激光投影儀相對于工作表面的所計(jì)算位置。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述攝影機(jī)包括LED閃光燈陣列，并且所述方法包括JELED閃光燈陣列導(dǎo)向工作表面上，利用攝影機(jī)對被照明的反光目標(biāo)進(jìn)行成像，以及通過在攝影機(jī)圖像內(nèi)定位被照明的反光目標(biāo)而精確地確立激光投影儀在三維中相對于工作表面的位置。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述方法包括:響應(yīng)于由攝影機(jī)確定的激光投影儀相對于工作表面的動態(tài)移動，利用計(jì)算機(jī)連續(xù)地調(diào)節(jié)激光投影儀反射鏡的旋轉(zhuǎn)，從而連續(xù)地校正工作表面上的激光束的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，計(jì)算機(jī)在三維中連續(xù)地跟蹤激光投影儀相對于工作表面的至少兩個先前位置并且預(yù)測激光投影儀的下一個位置，從而補(bǔ)償激光投影儀相對于工作表面的移動。
【文檔編號】G01B11/25GK104180792SQ201410040404
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】K·D·魯博 申請人:維蒂克影像國際公司