[發(fā)明專利]一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)及其使用方法

有效

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108317967B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于振;王桂蓮;于萬成;許鵬飛;秦似杰
• 申請（專利權(quán)）人: 于振
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)及其使用方法，采用帶自鎖裝置的滾珠絲杠螺母副、十字滑臺、三維轉(zhuǎn)臺、雙目掃描測量單元等相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，立柱頂部裝有陶瓷標(biāo)定板且中間挖空設(shè)置上導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上嵌裝滾珠絲杠螺母副，螺母副連接十字滑臺，各十字滑臺依次環(huán)接，同步運轉(zhuǎn)，在每個十字滑臺上安裝一個三維轉(zhuǎn)臺，每個三維轉(zhuǎn)臺上固定好雙目掃描測量單元。本發(fā)明在測量中通過伺服電動機(jī)帶動滾珠絲杠螺母副和十字滑臺移動并通過光柵控制移動誤差，從而既能像坐標(biāo)測量機(jī)一樣實現(xiàn)精確的定位，可以進(jìn)行在線測量，又能通過精密三維轉(zhuǎn)臺控制四組雙目掃描測量單元的精確配合，最終實現(xiàn)在線的精確非接觸測量，且適用范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物體三維坐標(biāo)掃描測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及物體三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

基于光學(xué)的三維外形輪廓測量是目前最有發(fā)展前景的物體三維測量方法之一。目前國內(nèi)常用的基于光學(xué)的測量方法，存在測量范圍小、測量精度不高、無法實現(xiàn)快速在線測量等缺陷。此外，現(xiàn)有的掃描測量裝置，一般是為手持式或者直接安裝在支架上，無法定量的精確控制其移動和旋轉(zhuǎn)，所以測量大尺寸物件的時候，經(jīng)常存在較大的由圖像拼接帶來的誤差，而且由于光學(xué)測量角度受限，大多對物體的邊緣和縫隙以及溝、槽等部位測量不準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)及其使用方法，采用該測量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地控制測量中雙目掃描測量單元的測量角度和移動，且測量范圍較廣，通過對滾珠絲杠螺母副、十字滑臺、三維轉(zhuǎn)臺運動和轉(zhuǎn)動誤差的標(biāo)定以及每次移動后對雙目掃描測量單元的標(biāo)定，可以較好的進(jìn)行誤差補償，從而較好的實現(xiàn)在線測量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)，包括陶瓷標(biāo)定板、立柱、安裝在導(dǎo)軌上的滾珠絲杠螺母副、十字滑臺、光柵、三維轉(zhuǎn)臺、雙目掃描測量單元，所述立柱設(shè)有四根，每根立柱中間挖空并設(shè)置上導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上嵌裝滾珠絲杠螺母副，且立柱頂部皆安裝所述陶瓷標(biāo)定板；所述滾珠絲杠螺母副帶有自鎖裝置并與十字滑臺連接，四個十字滑臺依次環(huán)接并實現(xiàn)同步運轉(zhuǎn)，每個十字滑臺的移動部件上安裝一個三維轉(zhuǎn)臺，所述三維轉(zhuǎn)臺上固定有雙目掃描測量單元；所述光柵包括水平光柵和垂直光柵，所述水平光柵安裝在十字滑臺上，所述垂直光柵安裝在導(dǎo)軌上；所述十字滑臺、三維轉(zhuǎn)臺和雙目掃描測量單元采用較輕材質(zhì)。

所述的一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)的使用方法，其步驟為：

S1：將目標(biāo)鏡固定在滾珠絲杠螺母副和十字滑臺的移動部件上，利用光柵和激光跟蹤儀對滾珠絲杠螺母副、十字滑臺運動誤差進(jìn)行標(biāo)定：

S2：給三維轉(zhuǎn)臺的三個軸分別裝上圓光柵，利用圓光柵對三維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動誤差進(jìn)行標(biāo)定；

S3：對各雙目掃描測量單元的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，建立各雙目掃描測量單元坐標(biāo)系，然后依次標(biāo)定出各雙目掃描測量單元之間的位置關(guān)系，最后通過坐標(biāo)變換，將各雙目掃描測量單元坐標(biāo)下的坐標(biāo)統(tǒng)一到第一組雙目掃描測量單元坐標(biāo)系下，建立系統(tǒng)坐標(biāo)系。

S4：在初始位置標(biāo)定好雙目掃描測量單元內(nèi)外參數(shù)，建立好系統(tǒng)坐標(biāo)系后，通過投影格雷碼，使用四步相移法對每個雙目掃描測量單元公共視場內(nèi)的待測件進(jìn)行掃描測量，并將測得的坐標(biāo)全部轉(zhuǎn)化到系統(tǒng)坐標(biāo)系下，多次移動和旋轉(zhuǎn)雙目掃描測量單元，逐漸完成整個待測件三維形貌的掃描測量。

本發(fā)明提供的一種三維坐標(biāo)組合掃描測量系統(tǒng)及其使用方法，其有益效果在于，通過使用滾珠絲杠螺母副、十字滑臺、三維轉(zhuǎn)臺等移動部件，實現(xiàn)了高精度移動掃描測量，通過使用四組雙目掃描測量單元組合測量，提高了測量效率和測量范圍。通過測量初始位置的標(biāo)定，和每次移動過程后的誤差補償以及雙目掃描測量單元標(biāo)定，最終可以獲得測量系統(tǒng)坐標(biāo)系下的整個待測物的坐標(biāo)，且有較高的精度。本發(fā)明可實現(xiàn)快速在線測量，且測量范圍較大，測量精度較高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；