[發(fā)明專利]基于三點微平面式法向檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010281290.3
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101957175A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志剛;張歡;陶龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種基于三點微平面法向檢測方法，其特征在于：按如下步驟進行：

1)建立模型：將3個激光位移傳感器環(huán)形均布于三坐標(biāo)測量機的頭部，傳感器的空間姿態(tài)能使激光成錐形射在曲面上，根據(jù)精度要求調(diào)整錐度來控制3個激光點所形成的微平面大小；

2)建立空間坐標(biāo)系：首先，用三坐標(biāo)測量機建立一個世界坐標(biāo)系1；然后選用三坐標(biāo)測量機末端關(guān)節(jié)坐標(biāo)系作為中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系2；另外在每個激光位移傳感器上建立一個以激光線射出方向為z軸負(fù)向、以激光位移傳感器工作參考點為坐標(biāo)原點的局部坐標(biāo)系3；

3)采集數(shù)據(jù)：利用數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件采集激光位移傳感器電壓信號并轉(zhuǎn)換為位移值L_i；

4)計算激光點的坐標(biāo)：利用激光位移傳感器測得的位移即可知道激光點在局部坐標(biāo)系3下的坐標(biāo)(0，0，w_i)，w_i＝-L_i，根據(jù)歐拉坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，分別求得3個激光點在坐標(biāo)系1下的坐標(biāo)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式如下：

Pi=R0*Ri*00wi1]]>i＝1，2，3

Ri=Rz1*Rx2+Ti]]>

=10000cos(rz1)sin(rz1)00-sin(rz1)cos(rz1)00001*cos(rx2)sin(rx2)00-sin(rx2)cos(rx2)0000100001+000ai000bi000ci0000]]>

式中P_i表示激光點的坐標(biāo)；R₀是三坐標(biāo)測量機末端位姿，從三坐標(biāo)測量機軟件中獲??；R_i是局部坐標(biāo)系3相對于中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系2的齊次變換矩陣，其中r_z1，r_x2分別是坐標(biāo)系3繞坐標(biāo)系2的z軸，x軸旋轉(zhuǎn)角度，(a_i，b_i，c_i)是坐標(biāo)系3對坐標(biāo)系2的平移向量，在對r_z1、r_x2、(a_i，b_i，c_i)進行標(biāo)定；

5)計算法向量：用步驟4)求得的3個激光點坐標(biāo)可以解出3個向量，再將其中任意2個向量叉乘即可得三點微平面法向量，公式如下：

P2P1→=(Px1-Px2,Py1-Py2,Pz1-Pz2)]]>

P2P3→=(Px3-Px2,Py3-Py2,Pz3-Pz2)]]>

N→=P2P1→×P2P3→]]>

計算得到的法向量應(yīng)用于法向誤差校正、法向姿態(tài)調(diào)整、法向檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的激光位移傳感器姿態(tài)參數(shù)標(biāo)定方法：實施步驟如下：

1)按照(1)中步驟1)將激光位移傳感器安裝于三維坐標(biāo)測量機頭部并建立如下測量空間：按照(1)中步驟2)使用三坐標(biāo)測量機建立一個世界坐標(biāo)系1和建立一個中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系2，然后在世界坐標(biāo)系1中用標(biāo)準(zhǔn)球擬定一個球面方程(x-a)²+(y-b)²+(z-c)²＝r²，其中，(a，b，c)表示球心坐標(biāo)，r表示球半徑，球心坐標(biāo)用三坐標(biāo)測量機標(biāo)定，球半徑已知；

2)以其中一個傳感器操作三坐標(biāo)測量機在球面上均勻采集30個測點，得到30個位移值；

3)將測得的位移值代入球面方程應(yīng)用fminsearch最小優(yōu)化方法求解各參數(shù)值；

4)重復(fù)步驟2)、步驟3)求解另外2個傳感器的姿態(tài)參數(shù)。