[發明專利]一種激光掃描設備的校準裝置及校準方法

在審

• 申請號: 202111492066.3
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114166126A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張俊;王偉;王祥;李柯蓉;周芷萱;緱飛鵬
• 申請（專利權）人: 中航西安飛機工業集團股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種激光掃描設備的校準裝置及校準方法，含有基座、轉動臺、支撐柱，轉動臺鑲嵌在基座上，在轉動臺的上表面分布有多個測量靶標，兩個支撐柱中心對稱，垂直的設置在轉動臺的上表面，在支撐柱的柱體表面同樣分布有多個測量靶標，在兩個支撐柱的內側分別設有相向的縱向卡槽，該縱向卡槽與測量標準件的本體匹配，使測量標準件通過卡槽可以鑲嵌在兩個支撐柱之間，通過激光掃描設備掃描測量校準裝置上的測量靶標位置和標準測量面的輪廓度，得到測量靶標的掃描測量值和標準測量面的掃描輪廓度，將測量靶標的掃描測量值與測量靶標的標定值進行比較，得到激光掃描設備的定位誤差，將標準測量面的掃描輪廓度與標準測量面的標定輪廓度進行比較，得到激光掃描設備的掃描測量誤差。

技術領域

本申請涉及長度計量校準技術領域，進一步涉及激光掃描測量設備及多臺激光掃描設備聯合組成掃描測量網的校準，具體是一種激光掃描設備的校準裝置及校準方法。

背景技術

激光掃描測量設備具有獨立的球坐標系統，集成了光電測距、雙軸運動控制及角度測量等多種功能，主要用于對物體表面進行三維非接觸自動逐點掃描測量。根據計量校準的要求，激光掃描測量設備及多臺激光掃描設備聯合組成掃描測量網需要校準定位誤差和掃描測量誤差，定位誤差是通過掃描測量空間兩個測量靶標間的距離，并將該距離與兩個測量靶標的標準距離比較，得到定位誤差；掃描測量誤差是通過對標準測量面進行掃描測量，并將掃描測量的輪廓度與標準測量面的標準輪廓度比較，得到掃描測量誤差。現有校準技術中，定位誤差一般采用多個帶有雙球的球桿校準，掃描測量誤差一般采用標準球和標準平面校準，該方法主要存在三個問題：一是標準器是零散的，數量較多，保存復雜；二是無法實現多臺激光掃描測量設備聯合組成掃描測量網的數據融合和校準；三是標準器大多體型較小，無法反映掃描測量設備更大范圍校準的狀態。

發明內容

本發明提出了一種激光掃描設備的校準裝置及校準方法，解決了激光掃描測量設備及激光掃描測量設備聯合組成掃描測量網的計量校準問題。

一種激光掃描設備的校準裝置，其特征在于，該校準裝置含有基座、轉動臺、支撐柱，所述的基座上表面設有凸出的中心軸，所述的轉動臺上有與中心軸匹配的中心孔，轉動臺鑲嵌在基座上，轉動臺可以繞中心軸水平轉動，在轉動臺的上表面分布有多個測量靶標，兩個支撐柱中心對稱，垂直的設置在轉動臺的上表面，在支撐柱的柱體表面同樣分布有多個測量靶標，在兩個支撐柱的內側分別設有相向的縱向卡槽，該縱向卡槽與測量標準件的本體匹配，使測量標準件通過卡槽可以鑲嵌在兩個支撐柱之間。

所述的激光掃描設備的校準裝置，其特征在于，在基座的外側設有刻度盤，通過該刻度盤可以顯示出轉動臺相對基座的轉動角度。

所述的激光掃描設備的校準裝置，其特征在于，所述的測量標準件本體的中部為標準測量面，測量標準件本體的兩側有外延的凸臺，該凸臺與兩個支撐柱內側的縱向卡槽匹配。

所述的激光掃描設備的校準裝置，其特征在于，所述的測量標準件的標準測量面可以為球冠形或為凹面形或為平面形。

所述的激光掃描設備的校準裝置，其特征在于，所述的轉動臺與基座之間設有滾珠和滾動槽，該滾動槽為環形，滾動槽與中心軸同心。

一種激光掃描設備的校準方法，其特征在于包含以下內容：1)使用上述的激光掃描設備的校準裝置，該校準裝置上的所有測量靶標位置已得到準確標定，測量標準件的標準測量面的輪廓度已得到準確標定，將測量標準件兩側的凸臺插入兩個支撐柱內側的縱向卡槽內，已知所有測量靶標位置的標定值，已知每個測量標準件標準測量面的輪廓度；2)將該校準裝置置于激光掃描設備的掃描范圍內；3)通過激光掃描設備掃描測量校準裝置上的測量靶標位置，得到測量靶標的掃描測量值，將測量靶標的掃描測量值與測量靶標的標定值進行比較，得到激光掃描設備的定位誤差；4)通過激光掃描設備掃描測量校準裝置上的標準測量面，得到標準測量面的掃描輪廓度，將標準測量面的掃描輪廓度與標準測量面的標定輪廓度進行比較，得到激光掃描設備的掃描測量誤差；5)將激光掃描設備的定位誤差和掃描測量誤差與激光掃描設備預定的技術指標進行比較，以此判定激光掃描設備的符合性。