[發明專利]一種六自由度測量系統和方法

有效

• 申請號: 202110643903.1
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113446935B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李安虎;鄧兆軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本發明涉及一種六自由度測量系統和方法，系統包括相機、楔形棱鏡和靶標，靶標包括安裝座、主桿、固定座、滑套、多根擺動桿和驅動件，主桿的一端連接固定座，另一端設置主標記點，滑套嵌套在主桿上，固定座固定安裝在主桿上并且位于滑套和固定座之間，多根擺動桿分布在主桿四周，每根擺動桿的一端鉸接固定座，另一端設置輔助標記點，擺動桿的中央通過驅動件連接滑套，當滑套沿著主桿滑動時，通過驅動件帶動擺動桿繞固定座擺動，進行所有輔助標記點的收縮或展開，確保所有標記點位于重疊視場內。與現有技術相比，本發明具有提升測量系統的測量精度、適應性和穩定性等優點。

技術領域

本發明涉及空間幾何測量領域，尤其是涉及一種六自由度測量系統和方法。

背景技術

隨著智能制造的發展，制造裝備的運動工況信息提取是智能制造的關鍵反饋環節。測試系統作為信息提取的關鍵感知者，直接決定著制造系統的工作精度。目前用于工業現場六自由度測量裝置通常操作難度較大、整機組成復雜、占用空間大、不易攜帶，且市場售價較高，難以在工業生產中廣泛應用。

中國發明申請CN107246866A公開了一種高精度六自由度測量系統及方法，采用兩個傾角傳感器和視覺成像系統測量被測目標位姿，兩個傾角傳感器需與特征點靶標(3)固裝在被測目標上，測量裝置一定程度上，對待測目標的作業造成影響，且系統安裝復雜，成本高。

中國發明申請CN102636139A提出了一種空間六自由度動態測量裝置和方法，該裝置采用多個拉線式位移傳感器組合測量待測目標的六自由度，但該測量裝置采用接觸式測量，適用測量場合有限。

在先技術(G.Schweighofer and A.Pinz,“Globally optimal o(n)solution tothe pnp problem for general camera models.”in BMVC,2008,pp.1-10；Zheng Y,Sugimoto S,Okutomi M.ASPnP:An Accurate and Scalable Solution to thePerspective-n-Point Problem[J].Ice Transactions on InformationSystems,2013,E96.D(7):1525-1535.)提出一種六自由度視覺測量方法，可實現對待測目標的非接觸測量，但易受光照、振動、沖擊等噪聲影響，無法滿足復雜多變的工業現場測量需求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種六自由度測量系統及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種六自由度測量系統，包括相機、楔形棱鏡和靶標，所述靶標包括安裝座、主桿、固定座、滑套、多根擺動桿和驅動件，所述主桿的一端連接固定座，另一端設置主標記點，所述滑套嵌套在主桿上，所述固定座固定安裝在主桿上并且位于滑套和固定座之間，所述多根擺動桿分布在主桿四周，每根擺動桿的一端鉸接固定座，另一端設置輔助標記點，所述擺動桿的中央通過驅動件連接滑套，當滑套沿著主桿滑動時，通過驅動件帶動擺動桿繞固定座擺動，進行所有輔助標記點的收縮或展開；

所述相機的視軸與楔形棱鏡的平面光軸同軸布置，隨著楔形棱鏡繞著平面光軸旋轉，相機和楔形棱鏡產生多個視場，所有視場的重疊處合形成重疊視場，所述靶標的固定設置在被測目標上，通過輔助標記點的收縮或展開，確保所有輔助標記點和主標記點位于重疊視場內。

進一步地，所述驅動件為拉桿，拉桿的兩端分別鉸接滑套和擺動桿。

進一步地，所述驅動件為拉桿，所述擺動桿上設有滑軌，所述拉桿的一端固定連接擺動桿，另一端連接滑軌和擺動桿形成滑動連接。

進一步地，所述安裝座上設有吸盤。

進一步地，所述滑套上設有鎖緊螺釘，用于固定滑套和主桿的相對位置。