【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及數(shù)字化測量領(lǐng)域，具體涉及一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、激光跟蹤儀是一種高精度大尺寸空間坐標(biāo)測量基準(zhǔn)，其精度標(biāo)定是決定系統(tǒng)測量精度的關(guān)鍵。當(dāng)前主要有單項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定和整體參數(shù)標(biāo)定兩種方法，綜合誤差標(biāo)定方法采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與齊次坐標(biāo)變換方法相結(jié)合的建模方法，如conte等建立模型，該方法過于復(fù)雜，誤差項(xiàng)之間存在較多的誤差耦合，不能實(shí)現(xiàn)對全部參數(shù)精確標(biāo)定。而單項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定采用單項(xiàng)誤差對最終測量精度影響之和作為模型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精度的標(biāo)定如loser、muralikrishnan、和張和君等采用的方法，且單項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定方法不能適用于存在某項(xiàng)裝配誤差過大的標(biāo)定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是目前的單項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定和整體參數(shù)標(biāo)定方法均不能對激光跟蹤儀裝配誤差大的項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)定，目的在于提供一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法及裝置，對各關(guān)鍵誤差項(xiàng)進(jìn)行快速解耦，尤其適合對激光跟蹤儀裝配誤差大的項(xiàng)進(jìn)行快速解耦，實(shí)現(xiàn)激光跟蹤儀幾何誤差的快速標(biāo)定。
2、本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，包括如下步驟：
4、s1,確定激光跟蹤儀的關(guān)鍵誤差項(xiàng)；
5、s2,將目標(biāo)靶球設(shè)置在安裝三坐標(biāo)測量機(jī)測頭的位置處；
6、s3，根據(jù)激光跟蹤儀結(jié)構(gòu)建立系統(tǒng)誤差模型，通過所述系統(tǒng)誤差模型將基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)與激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；
7、s4，改變所述三坐標(biāo)測量
8、s5，設(shè)置測量過程中求解的數(shù)學(xué)模型，通過所述數(shù)學(xué)模型獲得步驟s1中的各關(guān)鍵誤差項(xiàng)的對應(yīng)誤差值；
9、所述步驟s3和步驟s4的實(shí)施順序可調(diào)換。
10、本專利技術(shù)的有益效果是，通過確定關(guān)鍵誤差項(xiàng)，忽略對空間坐標(biāo)測量精度影響較小的誤差元素，避免多誤差項(xiàng)的耦合，然后再將目標(biāo)靶球設(shè)置在安裝三坐標(biāo)測量機(jī)測頭的位置處(需要將三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭替換下來，在安裝測頭的位置處安裝目標(biāo)靶球)，以對目標(biāo)靶球進(jìn)行定位，然后再根據(jù)激光跟蹤儀結(jié)構(gòu)建立系統(tǒng)誤差模型，通過所述系統(tǒng)誤差模型將基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)與激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將變化后的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)代入到數(shù)學(xué)模型中，對各關(guān)鍵誤差項(xiàng)進(jìn)行快速解耦，尤其適合對激光跟蹤儀裝配誤差大的項(xiàng)進(jìn)行快速解耦，實(shí)現(xiàn)激光跟蹤儀幾何誤差的快速標(biāo)定。
11、在一些實(shí)施例中，所述步驟s1還包括建立激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系，所述激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系包括水平軸坐標(biāo)系o0(x0，y0，z0)、俯仰軸坐標(biāo)系o1(x1，y1，z1)、光軸坐標(biāo)系o2(x2，y2，z2)以及靶球坐標(biāo)系o3(x3，y3，z3)，所述水平軸坐標(biāo)系o0(x0，y0，z0)為基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
12、在一些實(shí)施例中，所述關(guān)鍵誤差項(xiàng)包括橫軸與豎軸之間的垂直度e_aoy、橫軸與豎軸之間的相交度e_xo、光軸與俯仰軸之間沿x方向的基準(zhǔn)偏差dd、光軸與俯仰軸沿y方向的相交度e_oy、光軸與俯仰軸沿z反向的相交度e_oz、光軸與俯仰軸沿y方向的垂直度e_cox和光軸與俯仰軸沿z方向的垂直度e_box，以對上述關(guān)鍵誤差項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)定，忽略對空間坐標(biāo)測量精度影響較小的誤差元素，避免多誤差項(xiàng)的耦合。
13、在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)誤差模型為：
14、
15、其中，所述系統(tǒng)誤差模型中t_α的變換式為,
16、所述系統(tǒng)誤差模型中t_aoy的變換式為,
17、
18、所述系統(tǒng)誤差模型中t_xo的變換式為,
19、所述系統(tǒng)誤差模型中的變換式為,
20、所述系統(tǒng)誤差模型中t_oy的變換式為,
21、所述系統(tǒng)誤差模型中t_oz的變換式為,
22、所述系統(tǒng)誤差模型中t_cox的變換式為,
23、
24、所述系統(tǒng)誤差模型中t_box的變換式為,
25、
26、所述系統(tǒng)誤差模型中t_d的變換式為,
27、e_aoy為橫軸與豎軸之間的垂直度、e_xo為橫軸與豎軸之間的相交度、dd為光軸與俯仰軸之間沿x方向的基準(zhǔn)偏差、e_oy為光軸與俯仰軸沿y方向的相交度、e_oz為光軸與俯仰軸沿z反向的相交度、e_cox為光軸與俯仰軸沿y方向的垂直度、e_box為光軸與俯仰軸沿z方向的垂直度、α為激光跟蹤儀水平軸轉(zhuǎn)角、為俯仰軸轉(zhuǎn)角、d為激光跟蹤儀測長、(xc，yc，zc)為在跟激光蹤儀坐標(biāo)系下測量得到的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)將基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)與激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
28、在一些實(shí)施例中，設(shè)置第二轉(zhuǎn)換關(guān)系式，獲得在三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系下激光跟蹤儀測量得到的目標(biāo)靶球中心點(diǎn)的坐標(biāo)(xmc，ymc，zmc)，所述第二轉(zhuǎn)換關(guān)系式為：
29、
30、其中，(xc，yc，zc)為在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下測量得到的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)。
31、在一些實(shí)施例中，設(shè)置齊次坐標(biāo)變換矩陣，將三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系存在的六項(xiàng)參數(shù)的齊次坐標(biāo)變換，所述齊次坐標(biāo)變換矩陣如下：
32、
33、其中，r表示旋轉(zhuǎn)變換矩陣，p表示平移變換矩陣。
34、在一些實(shí)施例中，所述數(shù)學(xué)模型為：
35、
36、其中，(xm，ym，zm)為目標(biāo)靶球在三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系下的中心點(diǎn)坐標(biāo)，(xmc，ymc，zmc)為在三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系下激光跟蹤儀測量得到的目標(biāo)靶球的中心點(diǎn)坐標(biāo)，通過將誤差模型獲得的解代入到數(shù)學(xué)模型中，以實(shí)現(xiàn)快速求解激光跟蹤儀的七項(xiàng)幾何誤差參數(shù)。
37、在一些實(shí)施例中，通過所述激光跟蹤儀測量的數(shù)據(jù)為干涉測長數(shù)據(jù)，所述三坐標(biāo)測量機(jī)為大行程高精度三坐標(biāo)測量機(jī)。在測量過程中使用激光跟蹤儀的干涉測長數(shù)據(jù)和在測量過程中需使用大行程高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，可以得到更為精確的誤差值。
38、本專利技術(shù)還提供一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定裝置，包括三坐標(biāo)測量機(jī)、目標(biāo)靶球和激光跟蹤儀，所述目標(biāo)靶球設(shè)置在所述三坐標(biāo)測量機(jī)安裝測頭的位置處；所述激光跟蹤儀設(shè)置在所述三坐標(biāo)測量機(jī)上。便于采用三坐標(biāo)測量機(jī)作為現(xiàn)場精度校準(zhǔn)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)降低激光跟蹤儀關(guān)鍵誤差項(xiàng)的求解難度。
39、在一些實(shí)施例中，所述三坐標(biāo)測量機(jī)還包括工作臺，所述激光跟蹤儀設(shè)置在所述工作臺上，以提高測量精度。
40、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
41、1、通過確定關(guān)鍵誤差項(xiàng)，忽略對空間坐標(biāo)測量精度影響較小的誤差元素，避免多誤差項(xiàng)的耦合，然后再將目標(biāo)靶球設(shè)置在安裝三坐標(biāo)測量機(jī)測頭的位置處，以對目標(biāo)靶球進(jìn)行定位，然后再根據(jù)激光跟蹤儀結(jié)構(gòu)建立系統(tǒng)誤差模型，通過所述系統(tǒng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S1還包括建立激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系，所述激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系包括水平軸坐標(biāo)系O0(x0，y0，z0)、俯仰軸坐標(biāo)系O1(x1，y1，z1)、光軸坐標(biāo)系O2(x2，y2，z2)以及靶球坐標(biāo)系O3(x3，y3，z3)，所述水平軸坐標(biāo)系O0(x0，y0，z0)為基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述關(guān)鍵誤差項(xiàng)包括橫軸與豎軸之間的垂直度E_AOY、橫軸與豎軸之間的相交度E_XO、光軸與俯仰軸之間沿X方向的基準(zhǔn)偏差dd、光軸與俯仰軸沿Y方向的相交度E_OY、光軸與俯仰軸沿Z反向的相交度E_OZ、光軸與俯仰軸沿Y方向的垂直度E_COX和光軸與俯仰軸沿Z方向的垂直度E_BOX。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述系統(tǒng)誤差模型為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，設(shè)置第二轉(zhuǎn)換關(guān)系式，獲得在三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系下激光跟蹤儀
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，設(shè)置齊次坐標(biāo)變換矩陣，將三坐標(biāo)測量機(jī)自身坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系存在的六項(xiàng)參數(shù)的齊次坐標(biāo)變換，所述齊次坐標(biāo)變換矩陣如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述數(shù)學(xué)模型為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，通過所述激光跟蹤儀測量的數(shù)據(jù)為干涉測長數(shù)據(jù)，所述三坐標(biāo)測量機(jī)為大行程高精度三坐標(biāo)測量機(jī)。
9.一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定裝置，其特征在于，基于權(quán)利要求1-8任一所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法實(shí)施，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定裝置，其特征在于，所述三坐標(biāo)測量機(jī)還包括工作臺，所述激光跟蹤儀設(shè)置在所述工作臺上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟s1還包括建立激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系，所述激光跟蹤儀各部件坐標(biāo)系包括水平軸坐標(biāo)系o0(x0，y0，z0)、俯仰軸坐標(biāo)系o1(x1，y1，z1)、光軸坐標(biāo)系o2(x2，y2，z2)以及靶球坐標(biāo)系o3(x3，y3，z3)，所述水平軸坐標(biāo)系o0(x0，y0，z0)為基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述關(guān)鍵誤差項(xiàng)包括橫軸與豎軸之間的垂直度e_aoy、橫軸與豎軸之間的相交度e_xo、光軸與俯仰軸之間沿x方向的基準(zhǔn)偏差dd、光軸與俯仰軸沿y方向的相交度e_oy、光軸與俯仰軸沿z反向的相交度e_oz、光軸與俯仰軸沿y方向的垂直度e_cox和光軸與俯仰軸沿z方向的垂直度e_box。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光跟蹤儀誤差標(biāo)定方法，其特征在于，所述系統(tǒng)誤差模型為：
5.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓林，宋洪睿，陳龍，米良，夏仰球，唐強(qiáng)，石純標(biāo)，袁明記，許耀宇，
申請(專利權(quán))人：中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。