[發明專利]一種超聲定位引導的測頭空間姿態測量方法

有效

• 申請號: 201310504782.8
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103558582A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 徐從裕;余曉芬;劉治國;徐慧君
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及空間坐標測量技術領域，尤其涉及一種超聲定位引導的測頭空間姿態測量方法。

背景技術

大尺寸測量及關鍵技術，是衡量一個國家科學技術發展水平以及衡量一個國家綜合實力的一項重要指標。目前，大尺寸測量系統由兩個坐標系組成，一個由大行程空間坐標軸構成的坐標系，另一個由測頭坐標軸構成的坐標系，空間坐標測量點的坐標值由兩個坐標系的測量值確定。

大行程空間坐標測量是通過在導軌上移動測頭實現的。由于測頭在移動過程中受到導軌直線度誤差的影響，兩個坐標系的三個坐標軸的軸線方向已不能始終保持相互平行位置，測頭在大行程空間坐標系中，不僅存在著軸線方向上的測量誤差，同時也存在著由旋轉角度偏擺和俯仰角度偏擺產生的測量誤差等。此外，測頭也會在彈性支撐體的內應力作用下以及在彈性支撐系統力不平衡作用下，也會在測頭坐標系中產生軸線方向上的測量誤差以及各種偏擺誤差等。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種一種超聲定位引導的測頭空間姿態測量方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種超聲定位引導的測頭空間姿態測量方法，包括有超聲定位引導測頭，所述的超聲定位引導測頭包括有平板，在平板的正反兩面分別固定有一組超聲發射傳感器，每組超聲發射傳感器有四個超聲發射傳感器，平板的底邊連接有探針，平板的頂邊安裝有電磁發射天線，所述的每組四個超聲發射傳感器由四種不同值的超聲頻率激勵，每組四個超聲發射傳感器的振動面法線方向指向所在平板外側面的同一個方向，超聲定位引導測頭一面的四個超聲發射傳感器發出的4種不同頻率值的超聲信號，由固定在基座上的4個超聲接收傳感器接收，每個超聲接收傳感器同時接收到4種不同頻率值的超聲信號，在基座上安裝有一個電磁接收天線，接收超聲定位引導測頭姿態測量時的時間基準信號，對固定在基座上的每一個超聲接收傳感器接收到的復合超聲信號進行數字濾波，得到超聲定位引導測頭上4個超聲發射傳感器發出的各自獨立的超聲信號，超聲定位引導測頭上的每一個超聲發射傳感器的空間三維坐標值，由固定在基座上的4個超聲接收傳感器定位，再根據超聲定位引導測頭上的4個超聲發射傳感器之間的相互空間位置關系，以獲取超聲定位引導測頭空間的六自由度姿態信息。

本發明的優點是：本發明實現了對測頭空間六自由度姿態的直接測量，消除了目前大尺寸測量機面臨的大行程導軌線性度問題以及測頭彈性支撐體內應力變形問題和彈性支撐系統力不平衡問題等所帶來的測量誤差，提高了大尺寸測量的精度和可靠性。

附圖說明

圖1為超聲定位引導測頭結構示意圖。

圖2為測頭空間姿態測量的超聲定位收發裝置布局示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，一種超聲定位引導的測頭空間姿態測量方法，包括有超聲定位引導測頭1，所述的超聲定位引導測頭1包括有平板2，在平板2的正反兩面分別固定有一組超聲發射傳感器3，每組超聲發射傳感器3有四個超聲發射傳感器，平板2的底邊連接有探針4，平板2的頂邊安裝有電磁發射天線5，所述的每組四個超聲發射傳感器3由四種不同值的超聲頻率激勵，每組四個超聲發射傳感器3的振動面法線方向指向所在平板外側面的同一個方向，超聲定位引導測頭1一面的四個超聲發射傳感器3發出的4種不同頻率值的超聲信號，由固定在基座上的4個超聲接收傳感器6接收，每個超聲接收傳感器6同時接收到4種不同頻率值的超聲信號，在基座上安裝有一個電磁接收天線7，接收超聲定位引導測頭1姿態測量時的時間基準信號，對固定在基座上的每一個超聲接收傳感器6接收到的復合超聲信號進行數字濾波，得到超聲定位引導測頭1上4個超聲發射傳感器3發出的各自獨立的超聲信號，超聲定位引導測頭1上的每一個超聲發射傳感器3的空間三維坐標值，由固定在基座上的4個超聲接收傳感器6定位，再根據超聲定位引導測頭1上的4個超聲發射傳感器3之間的相互空間位置關系，以獲取超聲定位引導測頭1空間的六自由度姿態信息。