[發(fā)明專利]一種基于測(cè)量碳纖維桿軸線中點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010028050.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN111189391B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張福民;何俊;曲興華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發(fā)明公開了一種基于測(cè)量碳纖維桿軸線中點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法，激光跟蹤儀和攝影系統(tǒng)分別對(duì)放在碳纖維桿靶座上的角隅棱鏡和攝影測(cè)量靶球進(jìn)行測(cè)量，再交換兩靶球位置分別進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)計(jì)算得到碳纖維桿軸線中點(diǎn)在兩儀器坐標(biāo)系下坐標(biāo)，通過(guò)多次測(cè)量完成兩儀器間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。本發(fā)明應(yīng)用于激光跟蹤儀和攝影系統(tǒng)配合測(cè)量的場(chǎng)合中，可以求兩測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量桿軸線中點(diǎn)坐標(biāo)而不受到兩靶球半徑的影響。在測(cè)量多組中點(diǎn)坐標(biāo)后通過(guò)計(jì)算完成激光跟蹤儀與攝影系統(tǒng)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。這一方法可以拓展應(yīng)用到多臺(tái)可以用靶球或標(biāo)準(zhǔn)球作為合作目標(biāo)的測(cè)量?jī)x器組合測(cè)量的工業(yè)環(huán)境中，進(jìn)行測(cè)量?jī)x器間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及坐標(biāo)統(tǒng)一化，特別涉及一種基于測(cè)量碳纖維桿軸線中點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法，主要針對(duì)能夠使用球體作為合作目標(biāo)的測(cè)量系統(tǒng)之間的坐標(biāo)統(tǒng)一化問(wèn)題。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展迅速的今天，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)測(cè)量技術(shù)也提出了更高的要求。對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大的被測(cè)產(chǎn)品，單臺(tái)測(cè)量?jī)x已經(jīng)難以獨(dú)立完成測(cè)量任務(wù)，需要多臺(tái)儀器配合進(jìn)行組合測(cè)量來(lái)得到物體更加完整的信息。測(cè)量?jī)x組合測(cè)量的精度不僅取決于單臺(tái)測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度，還取決于各臺(tái)儀器之間的坐標(biāo)統(tǒng)一化精度。各臺(tái)測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果都是在各自坐標(biāo)系下，數(shù)據(jù)之間彼此孤立。組合測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題是通過(guò)公共點(diǎn)將各臺(tái)儀器的測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)各臺(tái)儀器測(cè)量數(shù)據(jù)的融合，我們將這一過(guò)程稱為坐標(biāo)統(tǒng)一化。由于每種測(cè)量?jī)x器的原理不同，測(cè)量所需要用到的合作目標(biāo)也往往不同，對(duì)不同目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量再進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一化的話勢(shì)必要知道這些目標(biāo)之間的位置關(guān)系，而求這些位置關(guān)系的時(shí)候會(huì)通過(guò)誤差傳遞引入一定誤差，因此選取公共點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量十分有必要。但不同測(cè)量?jī)x器的合作目標(biāo)不同，如激光跟蹤儀使用角隅棱鏡和貓眼反射器，關(guān)節(jié)式測(cè)量臂使用標(biāo)準(zhǔn)球體等。使用公共點(diǎn)測(cè)量是一個(gè)解決方法，但當(dāng)兩臺(tái)測(cè)量?jī)x器的合作目標(biāo)的大小不同或精度不夠時(shí)，就不能直接選用公共點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一化。

針對(duì)常用的大尺寸測(cè)量?jī)x器進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一化處理，以視覺系統(tǒng)引導(dǎo)激光跟蹤儀測(cè)量為例，需要對(duì)激光跟蹤儀和視覺系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一化。北京航空航天大學(xué)的麗在“視覺引導(dǎo)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的Cayley變換校準(zhǔn)方法”中提出了通過(guò)在標(biāo)定板上挖孔制作平面圓孔靶標(biāo)，把靶球放入圓孔內(nèi)測(cè)量來(lái)進(jìn)行兩儀器間的坐標(biāo)統(tǒng)一；魏振忠在“激光跟蹤視覺導(dǎo)引測(cè)量系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)方法”中提出了利用靶球在標(biāo)定板平面上移動(dòng)來(lái)獲取平面擬合得到兩坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系，這一方法需要讓靶球與標(biāo)定板保持絕對(duì)接觸在平面上滑動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于測(cè)量碳纖維桿軸線中點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法，可以使激光跟蹤儀與攝影系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于測(cè)量碳纖維桿軸線中點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一化方法，用于激光跟蹤儀坐標(biāo)系和攝影系統(tǒng)坐標(biāo)系的統(tǒng)一，所采用的裝置包括碳纖維桿、角隅棱鏡、攝影測(cè)量靶球，坐標(biāo)統(tǒng)一化方法包括以下步驟：

步驟1，按照被測(cè)物體位置和測(cè)量需求固定所述激光跟蹤儀和所述攝影系統(tǒng)；

步驟2，將所述碳纖維桿固定在所述激光跟蹤儀和所述攝影系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)量到的范圍內(nèi)；

步驟3，在所述碳纖維桿的第一端上固定所述角隅棱鏡、第二端上固定所述攝影測(cè)量靶球；采用所述激光跟蹤儀對(duì)所述碳纖維桿的第一端上的所述角隅棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，獲得所述碳纖維桿第一端上的所述角隅棱鏡在所述激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；采用所述攝影系統(tǒng)對(duì)所述碳纖維桿的第二端上的所述攝影測(cè)量靶球的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，獲得所述碳纖維桿第二端上的所述攝影測(cè)量靶球在所述攝影系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

步驟4，交換所述角隅棱鏡和所述攝影測(cè)量靶球的位置，將所述角隅棱鏡固定在所述碳纖維桿的第二端上，將所述攝影測(cè)量靶球固定在所述碳纖維桿的第一端上；采用所述激光跟蹤儀對(duì)所述碳纖維桿的第二端上的所述角隅棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，獲得所述碳纖維桿第二端上的所述角隅棱鏡在所述激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；采用所述攝影系統(tǒng)對(duì)所述碳纖維桿的第一端上的所述攝影測(cè)量靶球的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，獲得所述碳纖維桿第一端上的所述攝影測(cè)量靶球在所述攝影系統(tǒng)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；