[發明專利]一種基于標準球的激光出光方向標定方法

在審

• 申請號: 202010154720.9
• 申請日: 2020-03-08
• 公開（公告）號: CN111360586A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 李文龍;寇猛;王剛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24;B23Q17/22;G01B11/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1將激光位移傳感器安裝在機床主軸上，同時將標準球固定在工作臺上，所述機床主軸帶動所述激光位移傳感器對所述標準球的上表面進行掃描測量，從而獲取機床坐標和對應的傳感器一維測量距離值；

S2將步驟S1得到的原始數據結合并轉換到球坐標系下，并基于轉換得到的數據構造關于球形坐標和出光方向的非線性方程組，轉換得到的數據滿足球面約束方程；

S3將所述非線性方程組的求解轉換為新函數φ(x)的最小二乘優化，進而采用Levenberg-Marquardt迭代優化算法對新函數φ(x)進行求解，由此得到激光出光方向及球心位置坐標。

2.如權利要求1所述的基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于：所述標準球的表面特征在所述激光位移傳感器的測量范圍內；掃描測量時，激光出光方向與標準球的球面法矢之間的夾角小于30°。

3.如權利要求1所述的基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于：將步驟S1得到的原始數據結合并轉換到球坐標系包括以下步驟：首先，分別建立機床坐標系、球坐標系及傳感器坐標系；接著，將所述原始數據轉換到所述機床坐標系下后，再將經過坐標轉換最終轉換到所述球坐標系下。

4.如權利要求3所述的基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于：傳感器坐標系的原點p_So位于激光位移傳感器處于初始姿態時、測量距離為0的點，傳感器坐標系原點在機床坐標系下的坐標為^Mp_So＝[^Mx_So^My_So^Mz_So]^T；球坐標系的原點p_Bo位于標定球球心點，p_Bo在機床坐標系下的坐標為^Mp_Bo＝[^Mx_Bo^My_Bo^Mz_Bo]^T。

5.如權利要求3所述的基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于：掃描測量到的點為球坐標系下的球面上的離散點，該離散點滿足球面約束方程，以得到的離散點構建球面約束方程，再將得到的多個球面約束方程組成所述非線性方程組。

6.如權利要求1所述的基于標準球的激光出光方向標定方法，其特征在于：f(X)為非線性方程組。