[發(fā)明專利]一種激光位移傳感器位置誤差標定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710941734.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107525472A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁培江;陳冬冬;曹雙倩;蔡鸚;高雷;史震云
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11531
• 代理人: 于鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于最小二乘法的激光位移傳感器位置誤差標定方法。

背景技術(shù)

表面法線測量已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了航空制孔機器人上，其中通過激光位移傳感器進行法線測量是常用的測量方式。由于激光位移傳感器安裝誤差影響，使得激光位移傳感器的實際安裝位置與理論安裝存在一定的差異，導(dǎo)致了激光位移傳感器測量精度的下降，進而導(dǎo)致表面法線測量精度下降。因此對激光位移傳感器的安裝位置誤差進行標定具有很重要的意義。目前現(xiàn)有的方法是直接對安裝位置進行標定，這種標定方法沒有充分利用名義的安裝位置的數(shù)據(jù)，進而導(dǎo)致標定精度不高，因此通過對安裝位置的誤差進行標定可以較好的提高標定精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供了一種基于最小二乘法的激光位移傳感器位置誤差標定方法，該方法建立激光位移傳感器安裝位置誤差模型，通過激光跟蹤儀等傳感器的數(shù)據(jù)采集，采用最小二乘法對位置誤差模型參數(shù)進行辨識，消除因激光位移傳感器安裝位置誤差導(dǎo)致的精度下降。

本發(fā)明所使用的裝置由安裝座、激光位移傳感器、平面板和激光跟蹤儀組成。激光位移傳感器安裝在安裝座上。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

該方法包括如下步驟：

步驟1：在地面將激光跟蹤儀架設(shè)好，使安裝座和平面板包含在激光跟蹤儀的測量范圍內(nèi)；

步驟2：固定安裝座，激光跟蹤儀測量安裝座上的三個基準孔，并根據(jù)三個基準孔建立測量坐標系；

步驟3：采用激光跟蹤儀測量平面板上的三個基準孔，并根據(jù)三個基準孔在測量坐標系中建立平面板的平面方程；

步驟4：求得激光位移傳感器激光束在測量坐標系中的直線方程；

步驟5：求激光位移傳感器激光束與平面板的交點；

步驟6：求交點到激光位移傳感器發(fā)射點的距離并建立位置誤差模型；

步驟7：記錄此時激光位移傳感器的讀數(shù)，計算測量長度誤差；

步驟8：用最小二乘法求出安裝位置誤差；

步驟9：將求得的安裝位置誤差加入到激光位移傳感器發(fā)射點在測量坐標系下的名義位置和方向得到新的參數(shù)；

步驟10：移動平面板，重復(fù)步驟3至步驟9的操作，反復(fù)進行迭代，直到誤差滿足要求，即可以求得激光位移傳感器的安裝位置誤差。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述的基于最小二乘法的激光位移傳感器位置誤差標定方法，具有方法簡單、標定精度高等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中激光位移傳感器位置誤差標定測量示意圖。

圖中：1.安裝座；2.激光位移傳感器；3.平面板；4.激光跟蹤儀；

具體實施方式：

下面通過結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明的實施方式：

參見圖1，本發(fā)明所使用的裝置由安裝座1、激光位移傳感器2、平面板3和激光跟蹤儀組成4。激光位移傳感器2安裝在安裝座1上。

下面為本發(fā)明方法的步驟做詳細的說明。

本發(fā)明方法的具體實施步驟如下：

步驟1：在地面將激光跟蹤儀4架設(shè)好，使安裝座1和平面板3包含在激光跟蹤儀4的測量范圍內(nèi)；

步驟2：固定安裝座1，激光跟蹤儀4測量安裝座1上的三個基準孔A、孔O和孔B，并建立測量坐標系OXYZ，其中孔O為原點，OA為X軸，OB為Y軸，根據(jù)右手法則確定Z軸；

步驟3：采用激光跟蹤儀4測量平面板3上的三個基準孔孔C、孔D和孔E，然后根據(jù)三個測量孔的位置，在測量坐標系中建立平面板3的平面方程：

ax+by+cz+d＝0

其中，a,b,c,d為平面方程參數(shù)；

步驟4：激光位移傳感器2發(fā)射點P在測量坐標系下的名義位置為(x_P,y_P,z_P)和名義方向(m_P,n_P,q_P),則激光位移傳感器2激光束在測量坐標系中的直線方程為：

步驟5：求激光位移傳感器2激光束與平面板3的交點為點M，其坐標(x_M,y_M,z_M)可以通過下式求得：

步驟6：求交點M到激光位移傳感器2發(fā)射點P的距離L為

上式還可以表示為：