专利名称：测量工具和测量方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及测量工具和测量方法；具体地说，本发明涉及非接触性快速测量物体尺寸的测量工具和测量方法，这种方法可以实现非接触式、快速的物体尺寸测量。
背景技术：
众所周知，测量工具即为将被测长度与已知长度比较从而得出测量结果的工具， 其在工程及生活中的各领域中均有广泛的应用。概括地说，长度测量工具包括量规、量具和量仪。传统中最常使用的测量装置是一些机械式测量工具，例如角尺、卡钳、卷尺等。可以了解，用这些工具进行测量时效率低并且无法很好地建立起零件间的相对位置关系。在工程中测量机械设备和装置的尺寸时，三坐标打点式测量法显示出了很多优点；但是三坐标打点式测量方法，同样也存在效率低的问题，并且费用昂贵。另外，对于不能直接进行接触式测量的情况，例如当需要对远处的装置或设备尺寸进行远程测量时，上述测量工具和方法显然不能胜任。例如，在整车开发过程中通常需要对多种竞争车型进行分析比较，这时就需要对一些零件位置的摆放进行分析和测量。采用一般的卷尺或三坐标打点法进行测量存在前述的缺点；并且对于一些无法直接测量到零件的情况，这些测量工具更是无能为力。因此，亟需能够解决上述技术问题的测量工具和测量方法。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种辅助测量工具，其中，所述辅助测量工具具有三个不共线的标记投射装置，所述标记投射装置用于向待测目标投射标记；以及拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄投射有所述标记的所述待测目标，其中，所述标记投射装置的投射方向与所述拍摄装置的拍摄方向平行。通过这样设置的辅助测量工具小巧轻便、易于随身携带，同时可快速在待测目标上寻找到三个标记点，通过对所成的像的分析，便可建立起相应的坐标系和比例尺，从而求出像中待测目标上任意两点间的距离；并且能够实现非接触性的快速测量。 可选地，在如上所述的辅助测量工具中，所述标记投射装置为激光标点器。可选地，在如上所述的辅助测量工具中，所述拍摄装置为照相机。可选地，在如上所述的辅助测量工具中，所述辅助测量工具还具有框架，所述标记投射装置及所述拍摄装置均安装在所述框架上。可选地，在如上所述的辅助测量工具中，所述框架为三角架，并且所述三个标记投射装置位于所述三角架的顶点附近。根据本发明的第二方面，提供了一种用如前所述的辅助测量工具进行测量的方法，其中，所述方法包括如下步骤
使所述辅助测量工具平行地位于所述待测目标的一侧；利用所述标记投射装置向所述待测目标平行地投射出三个标记；用所述拍摄装置拍摄包括所述待测目标和所述标记的像；计算所述像上标记之间的距离与所述测量工具上相应的标记投射装置之间的距离之间的比例；测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。通过这样的方法能够方便求出像中待测目标上任意两点间的距离；并且能够实现非接触性的快速测量。根据本发明的第三方面，提供了一种测量工具，其中，所述测量工具具有三个不共线的标记投射装置，所述标记投射装置用于向待测目标投射标记；拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄获取投射有所述标记的所述待测目标的像，并且所述拍摄装置的拍摄方向与所述标记投射装置的投射方向平行；显示装置，所述显示装置用于显示由所述拍摄装置所拍摄的像；识别装置，所述识别装置能够识别像上的标记的距离；运算装置，所述运算装置能够根据所述像上的标记之间的距离与相应的所述标记投射装置的之间的距离之比计算出距离比例；其中，所述显示装置能够根据所述距离比例显示出标尺，从而能够在显示装置中直接读取待测目标的尺寸。通过这样设置的测量工具更加小巧轻便、易于随身携带，能够方便快捷地实现非接触性的快速测量。可选地，在如上所述的测量工具中，所述标记投射装置为激光标点器。可选地，在如上所述的测量工具中，所述拍摄装置为照相机。根据本发明的第四方面，本发明提供了一种测量方法，其中，所述方法包括如下步骤使三个不共线的投射源位于待测目标一侧上并且与所述待测目标平行的平面上；用所述投射源向待测目标平行地投射三个标记；沿平行于所述投射的方向获取所述待测目标与所述标记的像；计算所述像上标记之间的距离与相应的投射源之间距离的比例；以及测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。通过这种方法，能够方便快捷地进行非接触式的尺寸测量，实现了常规测量工具不能实现的良好技术效果。


参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本发明的范围；附图的绘制也不是按比例，图中图1示意性地示出了根据本发明第一方面的测量工具的一种实施方式；
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图2示意性地示出了图1中的测量工具以及待测目标；以及图3示意性地示出了测量工具在图2中所示位置获取的待测目标的像。
具体实施例方式下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式
。附图中相同的附图标记用于标记相同的技术特征。如下的说明仅是说明性、示例性的。另外，虽然在此根据本发明的具体实施方式
进行了说明，但是应当了解，这些具体实施方式
的一些等同或类似的变型和改型也将落入在本发明的保护范围内。图1示意性地示出了根据本发明第一方面的辅助测量工具的一种具体实施方式
。 如图ι中所示，该辅助测量工具100具有三个不共线的标记投射装置4、5、6，标记投射装置 4、5、6用于向待测目标200(见图2)投射标记A、B、C(见图2，图2示意性地示出了图1中的测量工具100以及待测目标200)；以及拍摄装置1，拍摄装置1用于拍摄投射有标记A、 B、C的待测目标200，其中，标记投射装置4、5、6的投射方向与拍摄装置1的拍摄方向平行。 可以看出，这样的辅助测量工具小巧轻便、易于随身携带，利用其可快速在待测目标上寻找到三个标记点，通过对所成的像的分析可建立起相应的坐标系和比例尺，从而求出像中物体任意两点间的距离，能够实现非接触性的快速测量。在上述描述中，标记投射装置4、5、6可以是激光标点器，或者也可以是其它能够投射标记于待测目标上的装置。该标记在待测目标上形成光影、标识等，或者是其它能够由拍摄装置获取像的标记。所述拍摄装置可以是摄像头、照相机、甚至是摄像机等，其可以为采用胶卷、录像带式的，也可以是数码式的。在前一情况下，在尺寸测量步骤中需要对像进行测量时可以通过先冲洗照片再进行测量的方式进行；在后一情况下，在尺寸测量步骤中可以直接使用相关设备中的识别装置或运算装置完成。另外，在这些情况下，术语“拍摄方向，，指的就是这些摄像头、照相机、摄像机等的光轴。在图1中还示意性地示出了一些任选的设置。例如，辅助测量工具100中还具有框架3，标记投射装置4、5、6及拍摄装置1均安装在框架3上。框架3可以为任何平面的几何形状形式，例如三角架的形式(见图1)、圆形、方形等。标记投射装置4、5、6可以以任何常规的机械装置安装在框架上，例如嵌入、卡合或螺纹连接等。在图1中示意性地示出框架 3为三角架的形式，并且三个标记投射装置4、5、6位于三角架3的顶点附近。下面介绍利用该辅助测量工具100进行测量的方法。用前面所述的辅助测量工具 100进行测量的方法包括如下步骤使所述辅助测量工具100平行地位于待测目标200的一侧；利用标记投射装置4、5、6向待测目标200平行地投射出三个标记A、B、C ；用拍摄装置 1拍摄包括待测目标200和标记A、B、C的像(图3示意性地示出了测量工具100在图2中所示位置获取的待测目标200的像)；计算所述像上标记A、B、C之间(或其中任意两个之间)的距离与所述测量工具上相应的标记投射装置4、5、6之间(或其中相应的任意两个之间)的距离之间的比例；测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。所属技术领域的技术人员应该可以了解，在上面的方法中，使所述辅助测量工具 100的位置与待测目标200平行，主要是指要使所述标记投射装置4、5、6(例如激光标点器)所在的平面与所述待测目标200平行，并且拍摄装置1的拍摄方向与标记投射装置4、5、6的投射方向平行，使得由拍摄装置1(例如照相机)所获取的像与辅助测量工具100的尺寸成正比。可以了解，这种方法对于待测目标200为平坦的目标时测量结果会比较准确， 对于待测目标200为球形等其它不平坦形状或不规则形时，测量结果精确度会有所降低。 所述像上的标记的计算(测量)方式也可以有多种不同，例如，当像是冲印出的照片时，可以用直尺等常规测量工具直接进行测量；而如果像是设置在电子设备中的电子图文时，则可以用常用的识别装置进行识别而获取该像的大小。获取待测目标上两点之间的距离的公式为待测目标上两点之间的距离=像上相应的两点之间的距离X标记投射装置4、5两点间的距离/像上相应的A、B两点间的距离。应当了解，也可以采用4、6两点之间的距离及 5、6之间的距离分别相应于A、C之间的距离及B、C之间的距离进行计算。或者例如在测量时，将测量工具100以与待测目标200平行的方式摆放在待测目标200的一侧，通过三个标记投射装置(例如激光标点器)4、5、6平行地投射三个标记(例如激光点)A、B、C于待测目标200表面，此时可以通过拍摄装置1 (例如数码相机)拍摄出相应的包含待测目标200及三个标记A、B、C的像(例如照片)。由于三个投射路径(例如激光束)之间的距离是恒定的，而投射路径与拍摄装置的光轴又是平行的，因此，在拍摄表面比较平坦的待侧目标时，显示在像中的三个标记的距离AB、AC、BC可以认定为三个标记投射装置4、5、6之间的距离。像的具体效果参见图3。通过分析上述像，连接BC两点，形成 X轴，通过A点作出垂直于BC的直线，形成Y轴。通过测量像中BC的距离和对应的标记投射装置5、6之间的距离，便可形成该像的比例尺，进而根据比例关系可以得到像中待测目标上任意两点间的距离。根据本发明的第三方面提供的测量工具的实施方式(未图示)中，所述测量工具具有三个不共线的标记投射装置，所述标记投射装置用于向待测目标投射标记；拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄获取投射有所述标记的所述待测目标的像，并且所述拍摄装置的拍摄方向与所述标记投射装置的投射方向平行；显示装置，所述显示装置用于显示由所述拍摄装置所拍摄的像；识别装置，所述识别装置能够识别像上的标记的距离；运算装置， 所述运算装置能够根据所述像上的标记之间的距离与相应的所述标记投射装置的之间的距离之比计算出距离比例；其中，所述显示装置能够根据所述距离比例显示出标尺，从而能够在显示装置中直接读取待测目标的尺寸。可以了解，这样的测量工具更加小巧轻便、易于随身携带，能够实现非接触性的快速测量并在显示装置上直接读取出待测目标的尺寸。该测量工具可以是一个集成一体式的电子设备。在这种测量工具中，标记投射装置可以是激光标点器，或者也可以是其它能够投射标记于待测目标上的装置。该标记在待测目标上形成光影、标识等，或者是其它能够由拍摄装置获取像的标记。所述拍摄装置可以是数码照相机或数码摄像机等，其中，在尺寸测量步骤中可以直接使用相关设备中的识别装置以对像上标记的距离进行识别，运算装置能够根据识别装置识别出的像上标记的距离与预存储好的标记投射装置的距离获取像与实物的比例，进而计算并在显示装置上显示出标尺，从而能够在显示装置上直接读取待测目标的尺寸读数。另外，在这些情况下，术语“拍摄方向”指的就是这些摄像头、照相机、摄像机等的光轴。在本申请的上下文中，所述“不共线”即是指不在同一条直线上；具体地说，“三个不共线的投射装置”以及“三个不共线的投射源”指的是所述的三个投射装置或三个投射源的位置不同时位于同一条直线上。
在替代实施方式中，该测量工具还可以具有一些任选的设置。例如，测量工具还可以具有框架，标记投射装置及拍摄装置可以均安装在该框架上。框架可以为任何平面的几何形状形式，例如三角架的形式(见图1)、圆形、方形等。标记投射装置则可以以任何常规的机械装置安装在框架上，例如嵌入、卡合或螺纹连接等。下面详细介绍本发明第四方面的测量方法。这种测量方法中包括如下步骤使三个不共线的投射源位于待测目标一侧上并且与所述待测目标平行的平面上；用所述投射源向待测目标平行地投射三个标记；沿平行于所述投射的方向获取所述待测目标与所述标记的像；计算所述像上标记之间的距离与相应的投射源之间距离的比例；以及测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。如上所述，参照附图对本发明的具体实施方式
进行了详细的说明，但是应当了解， 本申请并非意在使这些具体细节来构成对本发明保护范围的限制。在不背离根据本发明的精神和范围的情况下，可对这些结构进行等同或类似的改变，这些改变将也落在本发明所附的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种辅助测量工具，其特征是，所述辅助测量工具具有三个不共线的标记投射装置，所述标记投射装置用于向待测目标投射标记；以及拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄投射有所述标记的所述待测目标， 其中，所述标记投射装置的投射方向与所述拍摄装置的拍摄方向平行。
2.如权利要求1所述的辅助测量工具，其特征是，所述标记投射装置为激光标点器。
3.如权利要求1所述的辅助测量工具，其特征是，所述拍摄装置为照相机。
4.如权利要求1所述的辅助测量工具，其特征是，所述辅助测量工具还具有框架，所述标记投射装置及所述拍摄装置均安装在所述框架上。
5.如权利要求4所述的辅助测量工具，其特征是，所述框架为三角架，并且所述三个标记投射装置位于所述三角架的顶点附近。
6.一种用如权利要求1所述的辅助测量工具进行测量的方法，其特征是，所述方法包括如下步骤使所述辅助测量工具平行地位于所述待测目标的一侧； 利用所述标记投射装置向所述待测目标平行地投射出三个标记； 用所述拍摄装置拍摄包括所述待测目标和所述标记的像；计算所述像上标记之间的距离与所述测量工具上相应的标记投射装置之间的距离之间的比例；测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。
7.一种测量工具，其特征是，所述测量工具具有三个不共线的标记投射装置，所述标记投射装置用于向待测目标投射标记； 拍摄装置，所述拍摄装置用于拍摄获取投射有所述标记的所述待测目标的像，并且所述拍摄装置的拍摄方向与所述标记投射装置的投射方向平行；显示装置，所述显示装置用于显示由所述拍摄装置所拍摄的像； 识别装置，所述识别装置能够识别像上的标记的距离；运算装置，所述运算装置能够根据所述像上的标记之间的距离与相应的所述标记投射装置的之间的距离之比计算出距离比例；其中，所述显示装置能够根据所述距离比例显示出标尺，从而能够在显示装置中直接读取待测目标的尺寸。
8.如权利要求7所述的测量工具，其特征是，所述标记投射装置为激光标点器。
9.如权利要求7所述的测量工具，其特征是，所述拍摄装置为照相机。
10.一种测量方法，其特征是，所述方法包括如下步骤使三个不共线的投射源位于待测目标一侧上并且与所述待测目标平行的平面上； 用所述投射源向待测目标平行地投射三个标记； 沿平行于所述投射的方向获取所述待测目标与所述标记的像； 计算所述像上标记之间的距离与相应的投射源之间距离的比例；以及测量所述像上任意两点之间的距离，并根据比例关系计算待测目标上相应的点之间的距离。
全文摘要
本发明涉及辅助测量工具及其使用其进行测量的方法、测量工具及测量方法。这些工具和方法使用了用于向待测目标投射标记的三个不共线的标记投射装置以及用于拍摄投射有所述标记的所述待测目标的拍摄装置。其中，所述标记投射装置的投射方向与所述拍摄装置的拍摄方向平行。通过这些方法和工具，实现了对待测目标的非接触性快速测量。
文档编号G01B11/00GK102346011SQ201010240269
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者孙海青, 杨怡蓓, 林树楠, 盛晶晶, 胡雪芬, 高建远, 鲁程杰 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司