[發明專利]一種基于激光測量的自動定心方法

有效

• 申請號: 201210207280.4
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102706280A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李勇波;王典洪;何王勇;吳濤;楊代華;甘明
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

1.一種基于激光測量的自動定心方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）、在目標物的待測圓形的截面的兩側設置兩個同步的激光位移傳感器，在截面所位于的平面上建立XY直角坐標系即目標物坐標系，兩激光位移傳感器位于X軸上，其中一個激光位移傳感器的初始位置為坐標原點，兩激光位移傳感器沿著Y軸且朝向目標物方向位移，X軸上的刻度為選為原點的激光位移傳感器到目標物的距離值，Y軸上的刻度為激光位移傳感器的位移距離值；

（2）、啟動激光位移傳感器，兩激光位移傳感器從初始位置開始移動，定時采集激光位移傳感器到目標物的距離值和激光位移傳感器的位移距離值，兩激光位移傳感器在任意一次采集中所得到的數據分別為（x1，y）和（x2，y）；

（3）、將兩激光位移傳感器采集到的數據進行轉換，得到待測圓形的截面的輪廓點坐標，其中任意一次采集所得到的截面的輪廓點坐標分別為（x1?，y）和（L-x2，y），其中L為兩激光位移傳感器之間的距離；

（4）、利用最小二乘法對上步驟中的截面的輪廓點坐標進行計算，得到截面的圓心坐標。

2.根據權利要求1所述的基于激光測量的自動定心方法，其特征在于：步驟（3）中采樣次數為60次，共采集到截面的輪廓點坐標120個。

3.根據權利要求1或2所述的基于激光測量的自動定心方法，其特征在于：步驟（5）中所述的利用最小二乘法進行計算的具體步驟為：

（a）、對圓形的曲線方程進行變形：假設截面的圓心坐標為（A,B），半徑為R，則有

，；

令

，上述方程變形為；

（b）、將截面的輪廓點坐標帶入上述方程中進行計算，得到截面的輪廓點與圓心之間的距離和半徑的平方差δi，計算方法為：

；

上式中，與為截面的輪廓點坐標值，為截面的輪廓點與圓心之間的距離；

（c）、令Q(a,b,c)為δi的平方和，分別對參數a,b,c進行求解，使得Q(a,b,c)的值最小，計算方法如下：

；

對上述公式中的參數a,b,c求偏導，令偏導數等于0，從而得到上述公式的極值點，比較所有極值點的函數值大小，數值最小者即為Q(a,b,c)的最小值，此最小值對應的參數a,b,c的數值即為所求數值，計算方法如下：

；

（d）、根據前一步驟中求得的a,b,c的數值算出截面的圓心坐標（A,B），計算方法如下：

。

4.根據權利要求3所述的基于激光測量的自動定心方法，其特征在于：步驟（d）中算得圓心坐標后，計算出所有的截面的輪廓點到圓心的距離，并對這些距離進行排序后除去10個距離最大值和10個距離最小值所對應的輪廓點；用篩選后的截面的輪廓點坐標重新按照步驟（b）和（c）進行計算，得到截面的圓心坐標值。