[發(fā)明專利]一種高溫物體高精度定位方法

有效

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• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110411345B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 王喜;帥紅
• 申請（專利權）人: 武漢西爾塔信息技術有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 王芳

本發(fā)明提供一種高溫物體高精度定位方法，所述方法包括以下步驟：粗定位，精測量，校準與數(shù)據(jù)融合，該高溫物體高精度定位方法設計合理，提供了一種全新的檢測、校準方式，提供了抗高溫氣流擾動設備，突破了測量數(shù)據(jù)間穩(wěn)定與精度相互矛盾的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式，最終實現(xiàn)了高溫目標物體高精度的定位。

技術領域

本發(fā)明屬于高溫物體定位技術領域，特別涉及一種高溫物體高精度定位方法。

背景技術

隨著我國工業(yè)自動化技術的突飛猛進，各種測量、定位技術在工業(yè)現(xiàn)場獲得廣泛應用，尤其在冶金、化工等行業(yè)，高溫物體的位置檢測技術也獲得長足進展，現(xiàn)有高溫物體定位技術基本上可歸類到以下三種：①激光測距定位，其優(yōu)點是非接觸、易安裝部署和測量范圍廣，一般可達50米，其缺點是光學器件非常脆弱，不能進行近距離測量，無法發(fā)揮激光測距的高精度，并且光學材料一般對溫度非常敏感，溫度漂移導致的測量誤差很大；②圖像處理定位，其優(yōu)點是非接觸、易安裝部署和受溫度影響很小，其缺點是受限于CCD傳感器成像單元尺寸限制和鏡頭成像原理限制，精度達到50微米級別后很難提升，并且高溫物體熱擾動嚴重，無法獲取真實的位置圖像，這是因為隨著空氣中溫度場的不均勻分布，空氣密度發(fā)生改變，從而將成像路徑上的空氣從均勻光學介質變成混沌的光學介質，最終成像呈現(xiàn)各向不均的折射異常；③接觸式定位，其優(yōu)點是定位精度高，其缺點是高溫物體接觸導熱嚴重，檢測設備易損壞，基本無法使用，綜上所述，現(xiàn)在業(yè)內尚無完善的近距離10微米級別高溫物體位置檢測方案，僅能在個別場景中通過加強散熱或降低精度使用，為此，本發(fā)明提出一種高溫物體高精度定位方法。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種高溫物體高精度定位方法，該高溫物體高精度定位方法設計合理，提供了一種全新的檢測、校準方式，提供了抗高溫氣流擾動設備，突破了測量數(shù)據(jù)間穩(wěn)定與精度相互矛盾的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式，最終實現(xiàn)了高溫目標物體高精度的定位。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：一種高溫物體高精度定位方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：粗定位；在物體的定位作業(yè)中，測量的量程和精度是一對矛盾體，一般的，測量精度與測量量程成線性關系，量程越大，精度越低，量程越小，精度越高，因此，為兼顧大量程與高精度，將傳統(tǒng)測量流程一分為二，先進行大量程低精度的定位，保證定位精度滿足高精度測量許可范圍即可，然后進行高精度測量，低精度測量設備量程較大，覆蓋被測物體所有可能被測初始位置，檢測到被測物體后移動被測物體到高精度測量設備有效測量范圍，此處被測物體的移動為相對位移，可以是被測物體移動，也可以是測量設備整體移動；

步驟二：精測量；目前業(yè)內對圖像的簡單熱擾動補償進行了大量的研究，總結出以下經驗規(guī)律：

①：軸向分布的擾動誤差與視場角成線性關系，也就是說，相機軸線與觀察物體軸線越接近，擾動分布越均勻；

②：徑向分布的擾動誤差與空氣折射率正相關，且徑向擾動誤差比軸向擾動誤差大一個數(shù)量級以上，也就是說，物體溫度越高，氣體流動越距離，擾動就越劇烈，同時，成像的擾動誤差主要是徑向分布的擾動誤差；

因此，要想盡量降低擾動帶來的誤差，我們在設備設計安裝時，盡量做到以下兩條：

A：相機盡量與測量物體定位點在同一軸線，即定位點在相機圖像盡量居中；

B：降低測量物體周圍空氣溫度或者讓觀察物體周圍高溫氣流恒溫或流動受限；