[發(fā)明專利]一種空間矢量拉繩測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710547337.8
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109211174B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜超浪;朱季澤;陳東起;顧歆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空制造技術(shù)研究院
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種空間矢量拉繩測量方法及裝置，其技術(shù)要點在于：第一步，在待測量空間內(nèi)固定安裝拉繩傳感器，第二步，將第一拉繩傳感器和第二拉繩傳感器及第三拉繩傳感器的拉線固定安裝在第一測量點上，將第四拉繩傳感器和第五拉繩傳感器的拉線固定安裝在第二測量點上，第三步，將第一測量點和第二測量點分別安裝在待測量空間矢量上的不同兩點上，第四步，讀取全部拉繩傳感器讀值并計算第一測量點和第二測量點在全部拉繩傳感器所確定的世界坐標系中的坐標值，第五步，在得到第一測量點和第二測量點坐標值后計算出空間矢量，該空間矢量即為待測量空間矢量值；本發(fā)明省去了光學(xué)照相和激光跟蹤儀測量等方法在前期靶標固定和標定的復(fù)雜過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拉繩測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種空間矢量拉繩測量方法及裝置。

背景技術(shù)

機器人高精度銑削、打磨及鉆鉚等加工是目前機器人集成應(yīng)用領(lǐng)域中的最前沿的研究方向，同時也是國內(nèi)外航空制造領(lǐng)域中的研究熱點。該技術(shù)在研究過程中最重要的一個環(huán)節(jié)是如何保證機器人絕對定位精度達到加工指標要求。

由于目前工業(yè)機器人為半開環(huán)控制模式，半開環(huán)控制模式是僅在機器人各運動軸電機側(cè)裝有編碼器進行旋轉(zhuǎn)角度測量，而沒有度減速機輸出側(cè)的實際轉(zhuǎn)動角度進行測量，使得機器人絕對運動精度一般為±0.8mm~±1.5mm。因此，在沒有實現(xiàn)機器人運動的實時閉環(huán)控制的前提下，使用機器人進行高精度軌跡加工時，其自身誤差將導(dǎo)致加工無法達到產(chǎn)品要求。

由于現(xiàn)階段機器人集成應(yīng)用大多采用示教及重復(fù)軌跡進行加工，而當加工精度指標高于機器人絕對運動精度時，將導(dǎo)致無法做到數(shù)控機床所具備的數(shù)模加工。同時，在加工產(chǎn)品多批量小時，精度加工的軌跡人工補償和再恢復(fù)將會消耗大量時間并大幅增加生產(chǎn)成本。

目前對機器人末端在空間內(nèi)任意一點的矢量測量方法主要有激光測距、數(shù)字相機攝影測量，具體介紹如下：

1.激光跟蹤儀測量空間矢量

在空間測量點周圍某一固定位置設(shè)定觀測靶標安裝位，并建立觀測點與測量點間的空間位姿轉(zhuǎn)換方程。激光跟蹤儀照射觀測靶標并獲得靶標點坐標數(shù)據(jù)，其后根據(jù)笛卡爾坐標系和球坐標系轉(zhuǎn)換矩陣計算得到觀測靶標的空間矢量值，并進而計算獲得待測點空間矢量值。

該方法的缺點是在測量時需要對空間矢量上的兩點進行分別測量，否則需要兩臺以上激光跟蹤儀，成本太高。同時，該技術(shù)無法實現(xiàn)對觀測矢量的實時測量，并且對空間矢量運動范圍的限制較大。也就是容易脫靶。

2.CCD照相機測量空間矢量

在空間測量點周圍某一個或多個位置設(shè)置觀測靶標安裝位，并建立觀測點坐標與帶測量點間位姿轉(zhuǎn)換方程。其后通過單個或多個照相機對靶標進行拍照和圖像處理，獲得觀測靶標在笛卡爾坐標系下的空間矢量值，進而獲得待測量空間矢量。

該方法的缺點是由于相機拍照速度及圖像處理速度有限，尤其在使用高分辨率相機進行高精度矢量測量時的處理速度低，有滯后現(xiàn)象導(dǎo)致無法對空間矢量進行實時測量。同時相機自身對測量環(huán)境要求較高，抗污和抗粉塵能力低、對測量點震動要求高，使其不適合在惡劣的工作環(huán)境中使用。另外，該方法使用成本高，測量效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是解決以上技術(shù)中存在的問題，并為此提供一種空間矢量拉繩測量方法及裝置。

一種空間矢量拉繩測量方法，包括如下步驟：

第一步，在待測量空間內(nèi)固定安裝拉繩傳感器；

第二步，將第一拉繩傳感器和第二拉繩傳感器及第三拉繩傳感器的拉線固定安裝在第一測量點上，將第四拉繩傳感器和第五拉繩傳感器的拉線固定安裝在第二測量點上；

第三步，將第一測量點和第二測量點分別安裝在待測量空間矢量上的不同兩點上；