CN114894116B - 一种测量数据融合方法及非接触式测量设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测量数据融合方法及非接触式测量设备，该方法包括：控制空间点追踪设备对平面标定板的标定面进行测量，得到标定面上的任一点的位置及法向；标定距离测量设备的测量方向；在标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹，控制距离测量设备执行标定轨迹，获取每个测量姿态下靶标设备的姿态和位置，及距离测量设备的测量距离；根据标定面上的任意一点的位置、法向以及标定测量数据计算距离测量设备的测量基准点；获取对被测对象进行测量时空间点追踪设备采集的姿态数据、位置数据以及距离测量设备采集的距离数据计算被测对象上的测量点的三维坐标；本发明可以大大降低标定设备制造成本，简化标定流程，得到高精度、高稳定性的测量数据。

Description

一种测量数据融合方法及非接触式测量设备

技术领域

本申请涉及多设备测量数据融合技术领域，更具体地，涉及一种空间点追踪设备与距离位移测量设备的测量数据融合方法及非接触式测量设备。

背景技术

空间点追踪设备是一种使用追踪仪设备测量外部靶标设备位姿数据的设备，距离位移测量设备是一种测量被测对象外表面上测量点沿测量方向距离数据的设备。对空间点追踪设备与距离位移测量设备进行组合，将靶标设备与距离位移测量设备装配到一起，同时获取靶标设备位姿与距离位移测量设备测量数据，将获得的测量数据进行融合，可构成一种对被测对象外表面上测量点三维坐标数据的非接触式测量设备，实现对被测对象外表面的非接触式测量。由于靶标设备与距离位移测量设备装配夹具存在制造误差，同时，靶标对象与距离位移测量设备无精确的安装基准，在进行数据融合时需要建立靶标设备位姿与距离位移测量设备测量基准点及测量方向的坐标变换关系，然后基于坐标变换关系融合空间点追踪数据与距离数据，将两种设备的测量数据转换成被测点三维坐标数据。

在空间点追踪数据与距离位移数据的融合技术研究方面，专利201910411267.2《曲面测量装置标定的方法、设备和存储介质》提出了一种基于标准球标定靶标设备位姿与距离测量设备测量基准点及测量方向的坐标变换关系的方法。该方法要求操作人员将距离位移测量设备以不同的姿态示教移动到标准球表面1-2mm距离位置，操作较为复杂，不便于工厂操作人员使用。并且由于标准球需要装夹，在标定过程中，测量设备难以测量到整体球面数据，仅能测量到标准球上局部区域，在计算过程中存在标准球面拟合误差，进而影响标定结果精度，导致标定结果不稳定。同时，该方案中要求使用的高精度标准球制作成本较高。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种测量数据融合方法及非接触式测量设备，通过使用平面标定板标定方式实现靶标设备位姿与距离测量设备测量基准点及测量方向的坐标变换关系的标定，其目的在于降低标定设备成本、简化标定操作流程、改进标定结果精度和稳定性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了测量数据融合方法，适用于对非接触式测量设备采集的测量数据进行融合；该方法包括以下步骤：

S1控制空间点追踪设备对平面标定板的标定面进行测量，得到所述标定面上的任意一点的位置M及法向U；

S2标定距离测量设备的测量方向N；

S3在所述标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹S，控制距离测量设备执行所述标定轨迹S，获取标定测量数据；所述标定测量数据包含每个所述测量姿态下靶标设备的姿态R和位置Q，以及距离测量设备的测量距离值d；

S4根据所述标定面上的任意一点的位置M、法向U以及所述标定测量数据计算距离测量设备的测量基准点B；

S5获取对被测对象进行测量时空间点追踪设备采集的姿态数据R`、位置数据Q`以及距离测量设备采集的距离数据d`，计算所述被测对象上的测量点的三维坐标P：P＝R`(B+d`·N)+Q`。

进一步地，上述测量数据融合方法，其S1中具体包括：

所述平面标定板的标定面上具有不在同一条直线上的多个靶标点，使用空间点追踪设备获取每个所述靶标点的位置数据其中，n为靶标点的总数，n≥3；TrCS表示空间点追踪设备的参考测量坐标系；

根据各靶标点的位置数据确定所述标定面上的任意一点的位置^TrCSM及法向^TrCSU。

进一步地，上述测量数据融合方法，其S2中具体包括：

将距离测量设备的测量端面调整至与一固定平面平行，以不改变距离测量设备姿态的方式控制距离测量设备移动，分别对所述固定平面上的多个测量点进行测量；

记录每个所述测量点对应的距离测量设备的测量距离以及与距离测量设备连接的靶标设备的位姿数据式中，TaCS为靶标设备的参考坐标系，表示TaCS相对于TrCS的位姿变换；m为测量点的总个数，m≥3；

根据位姿数据计算距离测量设备的测量方向^TaCSN。

进一步地，上述测量数据融合方法，其S3中，所述在标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹S，包括：

以点^YrCSM为中心在标定面上构建半径为r的多边形线段，作为测量轨迹C；所述多边形线段的每个顶点作为一个测量基准点；

以每个所述测量基准点为顶点，以标定面的法向^TrCSU作为参考轴线，定义与所述法向^TrCSU的夹角为α的圆锥；将所述圆锥底部的母线等间距划分为q个离散点，以圆锥顶点与每个离散点的连线方向作为距离测量设备的测量方向

将测量轨迹C与每个测量基准点对应的多个测量方向组合，构成距离测量设备的标定轨迹/>

进一步地，上述测量数据融合方法，其S4中具体包括：

控制距离测量设备沿标定面上的标定轨迹S移动，记录距离测量设备运动到标定轨迹S上的每个测量基准点处时距离测量设备的测量距离以及靶标设备的位姿数据

根据所述测量距离和位姿数据/>计算得到标定面上的点：

将与^TrCSM相减，得到差异向量：

基于关系，即：

使用不同测量姿态下测量得到的测量点，建立以下方程组：

求解方程组，计算得到距离测量设备的测量基准点^TaCSB。

进一步地，上述测量数据融合方法，所述根据各靶标点的位置数据确定所述标定面上的任意一点的位置^TrCSM及法向^TrCSU，包括：

使用最小二乘法将位置数据拟合为平面，得到标定面上一点^TrCSM及法向^TrCSU。

进一步地，上述测量数据融合方法，所述根据位姿数据计算距离测量设备的测量方向^TaCSN，具体为：

使用最小二乘法将测得的靶标设备的位姿数据中的位置数据/>拟合为平面，得到平面法向^TaCSV；

基于所述平面法向^TaCSV与距离测量设备给定的参考测量方向^TaCSN′的点乘结果a＝^TaCSV·^TaCSN′，判断距离测量设备的测量方向

进一步地，上述测量数据融合方法，所述多边形线段为正十边形，所述离散点的个数为8个，所述夹角为α为5.0°。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种非接触式测量设备，所述非接触式测量设备包括运动执行设备、设置在所述运动执行设备端部的靶标设备、与所述靶标设备固定连接的距离测量设备，以及与所述靶标设备组合使用的空间点追踪设备；

还包括平面标定板和控制器，所述平面标定板的标定面上具有不在同一条直线上的多个靶标点；所述控制器中包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述任一项所述测量数据融合方法的步骤。

进一步地，上述非接触式测量设备，所述运动执行设备为机械臂，所述距离位移测量设备为共焦光谱传感器，所述空间点追踪设备为光学追踪仪，靶标设备为靶标球。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的一种空间点追踪设备与距离位移测量设备测量数据融合方法，使用平面标定板标定靶标设备位姿与距离测量设备测量基准点及测量方向的坐标变换关系，标定板制作成本低，能有效降低标定设备成本。

(2)本发明提供的一种空间点追踪设备与距离位移测量设备测量数据融合方法，采用对平面标定板的测量进行标定，标定特征简单，可提前规划自动标定轨迹，简化标定操作。

(3)本发明提供的一种空间点追踪设备与距离位移测量设备测量数据融合方法，提出了一种基于平面标定板的靶标设备位姿与距离测量设备测量基准点及测量方向的坐标变换关系的标定计算方法，使用该方法可以得到较高精度、计算结果稳定的测量数据融合结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的空间点追踪设备与距离位移测量设备的测量数据融合方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的非接触式测量设备的系统组成示意图；

图3是本发明实施例提供的平面标定板的标定面的示意图；

图4是本发明实施例提供的距离位移测量设备的测量方向标定的示意图；

图5是本发明实施例提供的距离位移测量设备的测量基准点标定轨迹位置和测量方向定义示意图；

图6是本发明实施例提供的距离位移测量设备的测量基准点标定示意图；

图7是本发明实施例提供的空间点追踪设备与距离位移测量设测量数据融合精度验证的标准件的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-运动执行设备，2-靶标设备，3-距离测量设备，4-空间点追踪设备，5-平面标定板，6-靶标点，7-标定轨迹。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

此外，为了避免使技术人员对本发明的理解模糊，可能不详细地描述或示出公知的或广泛使用的技术、元件、结构和处理。尽管附图表示本发明的示例性实施例，但是附图不必按照比例绘制，并且特定的特征可被放大或省略，以便更好地示出和解释本发明。

本方案提供的测量数据融合方法，适用于对非接触式测量设备采集的测量数据，具体是非接触式测量设备中的空间点追踪设备与距离位移测量设备的测量数据进行融合；图1是本实施例提供的空间点追踪设备与距离位移测量设备的测量数据融合方法的流程示意图；图2是非接触式测量设备的系统组成示意图，请参阅图2，该非接触式测量设备包括运动执行设备1、设置在运动执行设备1端部的靶标设备2、与靶标设备2固定连接的距离测量设备3，以及与靶标设备2组合使用的空间点追踪设备4；此外，非接触式测量设备还包括平面标定板5和控制器(图中未示出)，该平面标定板5的标定面上具有不在同一条直线上的多个靶标点6；该控制器分别与运动执行设备1、靶标设备2、距离测量设备3和空间点追踪设备4通信连接；控制运动执行设备1按照设定轨迹带动靶标设备2和距离测量设备3移动，对待测对象的表面轮廓进行测量，以及获取空间点追踪设备4与距离位移测量设备3的测量数据，通过数据融合计算被测对象上的测量点的三维坐标，得到待测对象的表面轮廓。

在一个具体示例中，运动执行设备1为机械臂，空间点追踪设备4采用HyperScan追踪仪，靶标设备2为HyperScan靶标球；距离位移测量设备3采用共焦光谱传感器。HyperScan追踪仪可追踪测量HyperScan靶标球位姿坐标系TaCS在追踪仪参考坐标系TrCS下的坐标变换数据，位姿测量精度0.08mm，共焦光谱传感器可测量被测对象表面点在光轴上距离，距离测量精度0.005mm，测量距离范围为0.0-6.0mm。平面标定板上包含有5个圆形靶标点，靶标点圆心位置可由HyperScan追踪仪测量得到。需要说明的是，平面标定板上的靶标点的形状和个数不做具体限制，为了尽可能多的采集不同姿态的位姿数据，优选将多个靶标点分散设置，使其无法形成一条直线。

本实施例采用将HyperScan靶标球与共焦光谱传感器装配组合在一起构成组合测量设备，组合测量设备安装在机械臂上，由机械臂驱动组合测量设备运动到目标位置测量被测物体。在测量时，同时采集HyperScan靶标球位姿数据与共焦光谱传感器距离测量数据。

请参阅图1，本实施例提供的测量数据融合方法主要包括以下步骤：

S1控制空间点追踪设备对平面标定板的标定面进行测量，得到所述标定面上的任意一点的位置M及法向U；

本步骤中，使用HyperScan追踪仪以及与HyperScan追踪仪固定相连的图像采集设备测量平面标定板的标定面，具体是将平面标定板的标定面置于图像采集设备的取像视野之中，优选将平面标定板的标定面与图像采集设备的感光面平行放置，图像采集设备采集标定面上的靶标点的图像；使用HyperScan追踪仪追踪得到标定平面上靶标点圆心点数据其中，TrCS为追踪仪参考测量坐标系；i₁表示平面标定板上的圆形靶标点；n为圆形靶标点的总数，本实施例中，n＝5；

然后，使用最小二乘法将拟合为平面，得到标定面上任意一点^TrCSM及法向^TrCSU，如图3所示。在一个优选的示例中，该任一点^TrCSM为多个靶标点构成的图形的中心/重心/圆心等。

S2标定距离测量设备的测量方向N；

本步骤中，示教机械臂，将共焦光谱传感器移动至自身的测量端面与一固定平面平行的位置，本实施例采用将一个可移动的平板工具与共焦光谱传感器测量端面贴合，将平板工具固定，然后控制机械臂以不改变共焦光谱传感器姿态的方式移开，移动至测量平面在共焦光谱传感器的测量距离值为一设定值(例如3.0mm)的位置。共焦光谱传感器的测量方向标定示意图如图4所示，本实施例在平板工具的测量平面上选取了3个测量点，将共焦光谱传感器移动至第一个测量点的位置后，记录此处HyperScan靶标球位姿及共焦光谱传感器的测量距离d。其中，TaCS为靶标设备参考坐标系，/>表示TaCS相对于TrCS的位姿变换，/>表示姿态变换，/>表示位置变换。

保持共焦光谱传感器姿态不变，移动共焦光谱传感器至测量平面上另一位置，调整测量距离值为d，记录HyperScan靶标球位姿，重复操作得到一组HyperScan靶标球位姿数据m为测量点的总个数，本实施例中m＝3。

位于与平板工具的测量表面平行的平面上，其平面法向与共焦光谱传感器测量方向平行，本实施例使用最小二乘法将测得的HyperScan靶标球位置数据拟合为平面，得到平面法向^TaCSV，基于^TaCSV与共焦光谱传感器给定的参考测量方向^TaCSN′的点乘结果a＝^TaCSV·^TaCSN′，判断得到共焦光谱传感器测量方向

S3在所述标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹S，控制距离测量设备执行所述标定轨迹S，获取标定测量数据；所述标定测量数据包含每个所述测量姿态下靶标设备的姿态R和位置Q，以及距离测量设备的测量距离值d；

本步骤中，首先构建共焦光谱传感器的测量基准点的标定轨迹，该标定轨迹由共焦光谱传感器的测量基准点位置，以及在各个测量基准点处共焦光谱传感器的测量方向定义，一个测量方向对应共焦光谱传感器的一种测量姿态。本实施例中，标定轨迹的测量基准点及测量方向定义方式示意图如图5所示。以标定平面上的点^TrCSM为中心，构建半径为1.0mm的正十边形线段C，以C作为共焦光谱传感器测量的基准点轨迹。再以标定平面法向^TrCSU作为参考轴线，定义与法向^TrCSU夹角为5.0°的圆锥，将圆锥的底部母线等间距离散为8个点，以圆锥顶点与圆锥母线的离散点的连线方向作为共焦光谱传感器测量方向q为测量方向的总数，本实施例中，q＝8。分别将每个/>与C组合构建共焦光谱传感器的标定轨迹/>

需要说明的是，共焦光谱传感器的测量基准点的标定轨迹并不局限于本实施例提供的这种方式，采用常规的单一测量方向的标定轨迹同样可以获取标定测量数据；本实施方案中采用正十边形线段C以及圆锥母线测量方向测量定义方式，可以得到相对于参考点^TrCSM在不同方位的测量点，以及测量点沿不同方向测量时的测量点数据，使用从多个方向获得的测量数据进行计算，不同方向的测量数据可以形成约束关系，将测量数据的误差中和，从而有效降低由于测量设备测量数据误差导致的计算结果误差，从而获得较高精度的测量数据融合结果。

机械臂控制共焦光谱传感器执行标定轨迹，获取标定测量数据；具体是将标定测量轨迹传输给机械臂，控制共焦光谱传感器沿标定轨迹7运动，如图6所示。记录共焦光谱传感器运动到标定轨迹上的每个测量基准点处时HyperScan靶标球的位姿/>及共焦光谱传感器的测量距离值/>其中i₃表示每个测量基准点对应的测量方向的编号，j表示标定轨迹上的测量基准点的编号。

S4根据所述标定面上的任意一点的位置M、法向U以及所述标定测量数据计算距离测量设备的测量基准点B；

本步骤的目的是获得共焦光谱传感器的测量基准点^TaCSB，该测量基准点为共焦光谱传感器在测量轴线上的测量距离值为0mm的点。

基于执行标定轨迹过程中获取的靶标设备的位姿数据和共焦光谱传感器测量的距离数据，计算得到标定平面上的点：

将与^TrCSM相减，得到差异向量：

基于关系。即：

使用不同姿态下测量得到的测量点，建立以下方程组：

求解方程组，即可得到共焦光谱传感器的测量基准点^TaCSB。

S5获取对被测对象进行测量时空间点追踪设备采集的姿态数据R`、位置数据Q`以及距离测量设备采集的距离数据d`，计算所述被测对象上的测量点的三维坐标P：P＝R`(B+d`·N)+Q`。

本步骤中，使用图2所示的非接触式测量设备对一被测对象的外部轮廓进行测量，获取空间点追踪设备及距离测量设备采集的测量数据进行融合；具体的，获取HyperScan靶标球位姿及共焦光谱传感器测量距离d`，基于HyperScan靶标球位姿与共焦光谱传感器测量基准点及测量方向的坐标变换关系计算得到被测对象外表面上测量点的三维坐标数据：

按照本发明提供的空间点追踪设备与距离位移测量设测量数据融合方法，本实施例使用如图7所示的标准件进行了测量数据融合精度验证。如图7所示，标准件上包含三个直径为15.0mm的圆柱O₁、O₂、O₃。使用本实施例中的非接触式测量设备，分别测量每个圆柱的上端面和圆柱面，拟合每个圆柱上端面的圆心和直径，测量结果为：O₁直径14.912mm，O₂直径14.887mm，O₃直径14.943mm。将圆柱直径的拟合结果以及O₁、O₂圆柱中心的距离值计算结果与标准件数据进行比对，最大圆柱直径测量误差为0.113mm。考虑HyperScan追踪仪测量精度0.08mm及环境误差因素，使用本实施例方案可得到较高的空间点追踪设备与距离位移测量设测量数据融合精度。

应当注意，尽管在上述的实施例中，以特定顺序描述了本说明书实施例的方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

进一步的，本实施例提供的控制器，其包括至少一个处理器、以及至少一个存储器，其中，存储器中存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述测量数据融合方法的步骤；本实施例中，处理器和存储器的类型不作具体限制，例如：处理器可以是微处理器、数字信息处理器、片上可编程逻辑系统等；存储器可以是易失性存储器、非易失性存储器或者它们的组合等。

该控制器也可以与一个或多个外部设备(如键盘、指向终端、显示器等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该控制器交互的终端通信，和/或与使得该控制器能与一个或多个其它计算终端进行通信的任何终端(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口进行。并且，控制器还可以通过网络适配器与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量数据融合方法，适用于对非接触式测量设备采集的测量数据进行融合；其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1控制空间点追踪设备对平面标定板的标定面进行测量，得到所述标定面上的任意一点的位置及法向/>；所述平面标定板的标定面上具有不在同一条直线上的多个靶标点，使用空间点追踪设备获取每个所述靶标点的位置数据/>；其中，n为靶标点的总数，/>；/>为靶标点编号；/>表示空间点追踪设备的参考测量坐标系；根据各靶标点的位置数据/>确定所述标定面上的任意一点的位置/>及法向/>；其中，所述非接触式测量设备包括运动执行设备、设置在所述运动执行设备端部的靶标设备、与所述靶标设备固定连接的距离测量设备，以及与所述靶标设备组合使用的空间点追踪设备；

S2 标定距离测量设备的测量方向N；

S3在所述标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹S，控制距离测量设备执行所述标定轨迹S，获取标定测量数据；所述标定测量数据包含每个所述测量姿态下靶标设备的姿态R和位置Q，以及距离测量设备的测量距离值d；

所述在标定面上构建包含多个测量姿态的标定轨迹S，包括：

以点为中心在标定面上构建半径为/>的多边形线段，作为测量轨迹/>；所述多边形线段的每个顶点作为一个测量基准点；

以每个所述测量基准点为顶点，以标定面的法向作为参考轴线，定义与所述法向的夹角为/>的圆锥；将所述圆锥底部的母线等间距划分为q个离散点，以圆锥顶点与每个离散点的连线方向作为距离测量设备的测量方向/>，/>为测量基准点对应的测量方向的总数，/>；/>为测量基准点对应的测量方向的编号；

将测量轨迹与每个测量基准点对应的多个测量方向/>组合，构成距离测量设备的标定轨迹/>；

S4根据所述标定面上的任意一点的位置、法向/>以及所述标定测量数据计算距离测量设备的测量基准点B；

S5获取对被测对象进行测量时空间点追踪设备采集的姿态数据R`、位置数据Q`以及距离测量设备采集的距离数据d`，计算所述被测对象上的测量点的三维坐标P：P= R` (B+ d `·N )+ Q`。

2.如权利要求1所述的测量数据融合方法，其特征在于，S2中具体包括：

将距离测量设备的测量端面调整至与一固定平面平行，以不改变距离测量设备姿态的方式控制距离测量设备移动，分别对所述固定平面上的多个测量点进行测量；

记录每个所述测量点对应的距离测量设备的测量距离以及与距离测量设备连接的靶标设备的位姿数据；式中，/>为靶标设备的参考坐标系，表示TaCS相对于TrCS的位姿变换； m为测量点的总个数，/>；

根据位姿数据计算距离测量设备的测量方向/>。

3.如权利要求2所述的测量数据融合方法，其特征在于，S4中具体包括：

控制距离测量设备沿标定面上的标定轨迹S移动，记录距离测量设备运动到标定轨迹S上的每个测量基准点处时距离测量设备的测量距离以及靶标设备的位姿数据；j为标定轨迹上的测量基准点的编号；

根据所述测量距离和位姿数据/>计算得到标定面上的点：

将与/>相减，得到差异向量：

基于关系，即：

使用不同测量姿态下测量得到的测量点，建立以下方程组：

求解方程组，计算得到距离测量设备的测量基准点。

4.如权利要求1所述的测量数据融合方法，其特征在于，所述根据各靶标点的位置数据确定所述标定面上的任意一点的位置/>及法向/>，包括：

使用最小二乘法将位置数据拟合为平面，得到标定面上一点/>及法向。

5.如权利要求1所述的测量数据融合方法，其特征在于，根据位姿数据计算距离测量设备的测量方向/>具体为：

使用最小二乘法将测得的靶标设备的位姿数据中的位置数据/>拟合为平面，得到平面法向/>；

基于所述平面法向与距离测量设备给定的参考测量方向/>的点乘结果，判断距离测量设备的测量方向/>。

6.如权利要求1所述的测量数据融合方法，其特征在于，所述多边形线段为正十边形，所述离散点的个数为8个，所述夹角为为/>。

7.如权利要求1~6中任一项所述的测量数据融合方法，其特征在于，所述非接触式测量设备还包括平面标定板和控制器，所述平面标定板的标定面上具有不在同一条直线上的多个靶标点；所述控制器中包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行所述测量数据融合方法的步骤。

8.如权利要求7所述的测量数据融合方法，其特征在于，所述运动执行设备为机械臂，所述距离测量设备为共焦光谱传感器，所述空间点追踪设备为光学追踪仪，靶标设备为靶标球。