[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)激光束呈錐面掃描的測(cè)量裝置的參數(shù)標(biāo)定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110280610.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102445162A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明;梁爽;趙幸福;楊恢;盛翠園;梅沛;李娜;李偉;田應(yīng)仲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種旋轉(zhuǎn)光束呈錐面掃描的測(cè)量裝置的參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，采用直接標(biāo)定和間接標(biāo)定相結(jié)合的方法對(duì)測(cè)量裝置參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，其步驟如下：

1）呈錐面掃描光束的參數(shù)標(biāo)定：采用間接標(biāo)定方法，間接標(biāo)定采用的標(biāo)準(zhǔn)塊包括平面、圓柱面、圓錐面或球面等高精度標(biāo)準(zhǔn)型面；

首先，對(duì)呈錐面掃描的光束進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立呈錐面掃描的光束坐標(biāo)系；

其次，手動(dòng)操作測(cè)量裝置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)準(zhǔn)型面進(jìn)行掃描測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中保持上下傳動(dòng)軸的位置不變，由于所得測(cè)量點(diǎn)云的點(diǎn)全部在標(biāo)準(zhǔn)型面上，采用相關(guān)算法對(duì)測(cè)量點(diǎn)云進(jìn)行最優(yōu)化處理，得出錐形掃描光束參數(shù)的最優(yōu)解；

2）呈錐面掃描光束的坐標(biāo)系和上下傳動(dòng)軸基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)系位置關(guān)系標(biāo)定：

采用直接標(biāo)定和間接標(biāo)定相結(jié)合的方法，間接標(biāo)定采用的標(biāo)準(zhǔn)塊由三個(gè)相互垂直的平板裝配而成，其中標(biāo)準(zhǔn)塊的三個(gè)內(nèi)表面作為標(biāo)定基準(zhǔn)平面，各自的平面度和相互間的垂直度均應(yīng)小于被標(biāo)定測(cè)量裝置所要求的測(cè)量精度；

首先，利用激光跟蹤儀等高精度測(cè)量?jī)x器建立標(biāo)定坐標(biāo)系，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)塊三個(gè)基準(zhǔn)平面和測(cè)量裝置上下傳動(dòng)軸的方位進(jìn)行測(cè)量，采用相關(guān)算法由所述三個(gè)相對(duì)位置固定且互相垂直的基準(zhǔn)平面上的點(diǎn)云得出最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系和標(biāo)定坐標(biāo)系與最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將上下傳動(dòng)軸方位從標(biāo)定坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到這個(gè)最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系下，此時(shí)得出上下傳動(dòng)軸在最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的方位；

其次，手動(dòng)操作測(cè)量裝置對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)塊的三個(gè)基準(zhǔn)平面進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中保持上下傳動(dòng)軸的位置不變，利用錐形掃描光束參數(shù)將測(cè)量點(diǎn)云的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為測(cè)量點(diǎn)云在呈錐面掃描的光束坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；得出最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系和最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系與呈錐面掃描的光束坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系；由此，得出呈錐面掃描的光束坐標(biāo)系和上下傳動(dòng)軸位置關(guān)系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)光束呈錐面掃描的測(cè)量裝置的參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟1)中呈錐面掃描的光束的數(shù)學(xué)模型為：以光束和旋轉(zhuǎn)軸的公垂線在旋轉(zhuǎn)軸上的垂足為原點(diǎn)，Y軸沿公垂線方向，Z軸沿旋轉(zhuǎn)軸方向，X軸方向由右手法則確定；標(biāo)定所述數(shù)學(xué)模型的三個(gè)參數(shù)，分別為：公垂線距離r，激光發(fā)射點(diǎn)距公垂線垂足的偏距l，以及錐角θ。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)光束呈錐面掃描的測(cè)量裝置的參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟1)中最優(yōu)化算法為：測(cè)量點(diǎn)均在標(biāo)準(zhǔn)型面上，而測(cè)量點(diǎn)在錐形掃描光束坐標(biāo)系下的坐標(biāo)可用呈錐面掃描的光束參數(shù)表示出來(lái)，采用迭代尋優(yōu)的最優(yōu)化方法求出呈錐面掃描的光束參數(shù)的最優(yōu)解，所述最優(yōu)化方法的目標(biāo)方程為測(cè)量點(diǎn)云到標(biāo)準(zhǔn)型面的距離的加權(quán)平方和。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)光束呈錐面掃描的測(cè)量裝置的參數(shù)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟2)中最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的建立算法為：由于測(cè)量點(diǎn)均在所述三個(gè)相對(duì)位置固定且互相垂直的基準(zhǔn)平面上，而測(cè)量點(diǎn)云的坐標(biāo)已知，對(duì)所述三個(gè)相對(duì)位置固定且互相垂直的基準(zhǔn)平面進(jìn)行參數(shù)化，采用迭代尋優(yōu)的最優(yōu)化方法可求出這三個(gè)基準(zhǔn)平面的方位，從而得出一個(gè)最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系，使得三個(gè)平面上所測(cè)得的點(diǎn)云盡可能地均勻分布在最優(yōu)基準(zhǔn)坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)XOY平面、YOZ平面和ZOX平面的兩側(cè)；所述最優(yōu)化方法的目標(biāo)方程為測(cè)量點(diǎn)到所對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)型面的距離的加權(quán)平方和。