[發明專利]一種法向測量裝置及其標定方法

有效

• 申請號: 201810765649.0
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108917604B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 袁定新;雷斯聰;錢晨;朱忠良;趙維剛;熊艷艷
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

1.一種法向測量裝置，其特征在于，包括：校平圓盤、角度位移臺、標準量塊以及激光測距傳感器組件，其中：

所述角度位移臺位于待標定系統的工作臺；

所述校平圓盤安裝至加工工具主軸，并下移至所述角度位移臺上平面，調整所述角度位移臺的角度，使所述角度位移臺的上平面與所述校平圓盤的底面平行；

所述角度位移臺與所述校平圓盤間設置有標準量塊；

所述激光測距傳感器組件包括四個激光測距傳感器，分別向所述角度位移臺發射激光，和向所述角度位移臺上的標準量塊發射激光，獲取激光測距傳感器的數值差與標準量塊的高度；

根據激光測距傳感器的數值差與標準量塊的高度計算出其射出的激光與所述角度位移臺的上平面的夾角，用于對待標定系統進行標定。

2.一種法向測量裝置的標定方法，其特征在于：包括步驟：

步驟1：對角度位移臺進行調平以及建立笛卡爾坐標系；所述角度位移臺位于待標定系統的工作臺；

步驟2：測量并計算激光測距傳感器射出的激光與所述角度位移臺的上平面的夾角以及該激光測距傳感器相對于加工工具主軸的位置坐標；激光測距傳感器組件包括四個激光測距傳感器，位于所述待標定系統上方，用于向所述角度位移臺發射激光，獲取激光與所述角度位移臺的上平面的夾角；

步驟3：測量并計算激光測距傳感器射出的激光在第一平面和第二平面投影的直線方程，所述第一平面與第二平面均垂直于所述角度位移臺的上平面，并且第一平面與第二平面相互垂直且經過所述加工工具主軸；

步驟4：獲取激光測距傳感器的測量數值，即激光測距傳感器到所述角度位移臺的上平面的距離：

步驟5：根據標定出的激光與所述角度位移臺的上平面的夾角、激光測距傳感器相對于加工工具主軸的位置坐標、第一平面上投影的直線方程、第二平面上投影的直線方程以及激光測距傳感器的測量數值計算出測量點的空間坐標值；根據任意三個測量點的空間坐標值計算出測量平面的法向與所述加工工具主軸的空間夾角，完成標定。

3.如權利要求2所述的標定方法，其特征在于：所述步驟1包括：

校平圓盤安裝至加工工具主軸，并下移至所述角度位移臺上平面，調整所述角度位移臺的角度，使所述角度位移臺的上平面與所述校平圓盤的底面平行，完成調平；

以所述角度位移臺的上平面為XOY平面建立笛卡爾坐標系O-XYZ，其中原點O為加工工具主軸延長線與所述角度位移臺上平面的交點，Z軸為加工工具主軸向上方向，X軸、Y軸分別平行于所述角度位移臺的X軸、Y軸。

4.如權利要求3所述的標定方法，其特征在于：所述第一平面為平面YOZ，第二平面為平面XOZ。

5.如權利要求3所述的標定方法，其特征在于：所述步驟2包括：

移除所述校平圓盤，測量激光測距傳感器到XOY平面的距離，獲取初始位置值，在所述角度位移臺上平面放置標準量塊，獲取激光測距傳感器的數值，利用激光測距傳感器的數值差與標準量塊的高度計算出射出的激光與XOY平面的夾角以及射出點的Z坐標。

6.如權利要求5所述的標定方法，其特征在于：所述步驟3包括：

將所述角度位移臺繞X軸轉動兩組角度，并分別測量轉動兩組角度之后，激光測距傳感器到所述角度位移臺上平面的距離，通過空間直線投影關系計算出激光測距傳感器所射出的激光在平面YOZ上投影的直線方程。

7.如權利要求5所述的標定方法，其特征在于：所述步驟3包括：

將所述角度位移臺繞Y軸轉動兩組角度，并分別測量轉動兩組角度之后，激光測距傳感器到所述角度位移臺上平面的距離，通過空間直線投影關系計算出激光測距傳感器所射出的激光在平面XOZ上投影的直線方程。