[發明專利]一種圓柱體位姿測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202110217140.4
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112815850B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 劉延龍;肖虹;賈玉輝;唐愷;陳華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

1.一種圓柱體位姿測量方法，其特征在于，該測量方法包括以下步驟：

S1：在待測圓柱體的周圍布置線激光位移傳感器，獲取待測圓柱體的相關參數；

S2：根據獲取的待測圓柱體的相關參數，采用圓柱體位姿測量模型計算待測圓柱體的第一高度測量截面的中心位置；通過豎直移動所述線激光位移傳感器，采用圓柱體位姿測量模型計算待測圓柱體在第二高度測量截面的中心位置；

S3：根據所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置，計算待測圓柱體的姿態，所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置連線為待測圓柱體的姿態方向，所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置連線在水平面內的投影偏差與豎直移動所述線激光位移傳感器的高度比值即為所述待測圓柱體的姿態傾斜量；

步驟S1中在待測圓柱體的周圍布置線激光位移傳感器，包括：

當待測圓柱體的直徑可變時，即測量不同直徑的待測圓柱體，在與待測圓柱體同一高度布置三個線激光位移傳感器，對待測圓柱體表面進行測量；其中兩個線激光位移傳感器相對布置在待測圓柱體兩側，記為GX1和GX2；另一個線激光位移傳感器布置在GX1和GX2連線的垂直方向，記為GY；且待測圓柱體中心及其對應測量高點均在線激光位移傳感器的測量范圍內；

步驟S2中的所述圓柱體位姿測量模型公式如下：

x1+x2+d＝C1 (1)

x1+δx+d/2＝C2 (2)

y+δy+d/2＝C3 (3)

式中，d為待測圓柱體的直徑，x1為第一線激光位移傳感器GX1與待測圓柱體的截面最高點距離，x2為第二線激光位移傳感器GX2與待測圓柱體的截面最高點距離，y為第三線激光位移傳感器GY與待測圓柱體的截面最高點距離；C1、C2、C3均為常量；δx和δy為圓柱體中心相對于裝配臺回轉中心的偏心量。

2.根據權利要求1所述的一種圓柱體位姿測量方法，其特征在于，步驟S1中的所述待測圓柱體的相關參數包括待測圓柱體的直徑、線激光位移傳感器與待測圓柱體的截面最高點距離。

3.根據權利要求1所述的一種圓柱體位姿測量方法，其特征在于，常量C1、C2、C3的標定方法如下：

常量C1通過對已知直徑d的標準件的測量值x1和x2確定，記標準件處于回轉中心時，偏心量δx和δy為0，則通過標準件的測量值x1’和y’確定常量C2和C3。

4.根據權利要求1所述的一種圓柱體位姿測量方法，其特征在于，步驟S1中在待測圓柱體的周圍布置線激光位移傳感器，包括：

當待測圓柱體直徑已知或恒定不變，在與待測圓柱體同一高度布置兩個線激光位移傳感器，對待測圓柱體表面進行測量；其中兩個線激光位移傳感器垂直布置在待測圓柱體兩側，記為GX1、GY，即GX1與待測圓柱體的連線、GY與待測圓柱體的連線兩者是垂直的。

5.根據權利要求1所述的一種圓柱體位姿測量方法，其特征在于，步驟S1中在待測圓柱體的周圍布置線激光位移傳感器，包括：

當待測圓柱體的直徑可變和安裝空間受限時，在同一高度布置三個線激光位移傳感器對待測圓柱體表面進行測量；其中兩個線激光位移傳感器相對布置在待測圓柱體兩側，記為GX1和GX2；第三個線激光位移傳感器與GX1和GX2連線的垂直方向呈一定夾角布置。

6.基于權利要求1至5中任一所述的一種圓柱體位姿測量方法的裝置，其特征在于，該裝置包括：

獲取單元：用于在待測圓柱體的周圍布置線激光位移傳感器，并獲取待測圓柱體的相關參數；

第一計算單元，用于根據獲取的待測圓柱體的相關參數，采用圓柱體位姿測量模型計算待測圓柱體的第一高度測量截面的中心位置；通過豎直移動所述線激光位移傳感器，采用圓柱體位姿測量模型計算待測圓柱體在第二高度測量截面的中心位置；

第二計算單元，用于根據所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置，計算待測圓柱體的姿態，所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置連線為待測圓柱體的姿態方向，所述第一高度測量截面的中心位置和第二高度測量截面的中心位置連線在水平面內的投影偏差與豎直移動所述線激光位移傳感器的高度比值即為所述待測圓柱體的姿態傾斜量；

輸出單元，用于輸出所述待測圓柱體的姿態傾斜量；

所述獲取單元中的所述待測圓柱體的相關參數包括待測圓柱體的直徑、線激光位移傳感器與待測圓柱體的截面最高點距離；

所述第一計算單元中的所述圓柱體位姿測量模型公式如下：

x1+x2+d＝C1 (1)

x1+δx+d/2＝C2 (2)

y+δy+d/2＝C3 (3)

式中，d為待測圓柱體的直徑，x1為第一線激光位移傳感器GX1與待測圓柱體的截面最高點距離，x2為第二線激光位移傳感器GX2與待測圓柱體的截面最高點距離，y為第三線激光位移傳感器GY與待測圓柱體的截面最高點距離；C1、C2、C3均為常量；δx和δy為圓柱體中心相對于回轉中心的偏心量。