[發明專利]點激光傳感器的光束方向矢量和零點位置在線標定方法

有效

• 申請號: 201910908768.1
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110500978B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 奚學程;朱思萌;閆曉燊;趙萬生;張瑞雪;褚皓宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/22;G01B21/20;G01B11/24
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種點激光傳感器的光束方向矢量和零點位置標定方法，其特征在于，通過在五軸三坐標測量機的Z軸安裝點激光傳感器，根據三坐標測量機機床結構設置點激光傳感器測量路徑并進行移動和數據采集；然后通過五軸三坐標測量機空間運動變換矩陣將測量坐標系下的激光發射點坐標、光束矢量和被測點坐標轉換至工件坐標系；最后建立線性超靜定方程組，并利用最小二乘法進行方程組計算得到標定結果；

所述的測量路徑同時滿足：整個測量過程中①點激光傳感器的投射光點始終落在標定平面上；②點激光傳感器進行測量的時刻，所對應的全部投射光點，在標定平面上呈網格狀分布；③點激光傳感器進行測量的時刻，所處的位姿各不相同以避免無解或者多解的情況；④點激光傳感器到待測表面之間的距離始終處于點激光傳感器測量量程之內；⑤點激光傳感器光束方向矢量與待側平面法向量之間夾角不超過3°，以保證點激光傳感器測量數值的準確性。

2.根據權利要求1所述的標定方法，其特征是，通過杠桿表儀器調整點激光傳感器位姿盡可能保證光束與水平面垂直，其采用打表找正標定平面位置，確保其與三坐標測量機X軸垂直。

3.根據權利要求1或2所述的標定方法，其特征是，所述的測量路徑為：從標定平面左上角開始，移動三坐標測量機各運動軸使得激光傳感器光點在標定平面上按照弓字形移動測量，相鄰測量點之間相距2mm。

4.根據權利要求3所述的標定方法，其特征是，為避免機床運動軸振動帶來的誤差，點激光傳感器測量傳感器與工件表明距離，前需要靜止待1秒鐘。

5.根據權利要求1所述的標定方法，其特征是，所述的數據采集是指：機床帶動點激光傳感器沿步驟二中設定的測量路徑進行移動并記錄點激光傳感器測量時刻對應的三坐標測量機坐標數值(x_i，y_i，z_i)和測量距離l_i。

6.一種實現權利要求1～5中任一所述方法的系統，其特征在于，包括：測量軌跡自適應規劃模塊、防碰撞安全預警模塊、數據采集模塊、數據計算處理模塊以及數控系統模塊，其中：測量軌跡自適應規劃模塊與數控系統模塊相連并傳輸測量軌跡信息，防碰撞安全預警模塊與數據采集模塊、數控系統模塊相連并實時傳輸測量數據信息，并以此進行碰撞安全預警，數據計算處理模塊與數據采集模塊相連，從數據采集模塊提取測量點坐標數據及測量距離，并計算點激光傳感器光束矢量與零點位置，以達到在線標定的目的。