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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：本发明提出了一种激光位移传感器和轮廓扫描仪的联合标定方法，包括以下步骤：步骤1、引入坐标系，并建立坐标系之间的坐标转换关系，以实现相关坐标系之间的统一：步骤2、世界坐标系CMW下，建立位姿标定模型；步骤3、采用标准球的球心替代空间点Q，之后基于位姿标定模型获取Tpo、Rpo、Tli、Rli的位姿求解模型；步骤4、通过设置12组参数，联合求解Tpo、Rpo、Tli、Rli。本发明可有效保证效率和精度的统一。

主权项：1.一种激光位移传感器和轮廓扫描仪的联合标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、引入坐标系，并建立坐标系之间的坐标转换关系，以实现相关坐标系之间的统一：其中，引入的坐标系包括：世界坐标系CMW、主轴平移坐标系CT和旋转坐标系CR；旋转坐标系CR随S轴、B轴一起转动；主轴平移坐标系CT与世界坐标系CMW间存在平移运动，即存在转换关系一为： 机床主轴平移坐标系CT和旋转坐标系CR间存在旋转运动，即存在转换关系二RBS，RBS为：RBS＝RSRB；其中，-世界坐标系下主轴原点的三维坐标； -为主轴原点在机床X，Y，Z方向上的坐标；RS-主轴绕S轴的旋转矩阵，RB-主轴绕B轴的旋转矩阵；步骤2、世界坐标系CMW下，建立位姿标定模型，具体包括:步骤2A、将激光位移传感器和轮廓扫描仪通过夹具安装于主轴；其中，主轴可沿X,Y,Z三个方向平移，并可绕S轴和B轴旋转；步骤2B、旋转坐标系下CR下，建立位姿标定模型的子模型；子模型包括：激光位移传感器的安装偏心Tpo、安装偏角Rpo、轮廓扫描仪的安装偏心Tli、安装偏角Rli；其中，偏心是指光束原点在X，Y，Z方向上的偏移位置；偏角是指激光束与X，Y，Z方向之间的夹角；Tpo＝[xpo,ypo,zpo]Tli＝[xli,yli,zli]Rpo＝[lpo,mpo,npo]TRli＝[lli,mli,nli]T；步骤2C、基于某空间点Q时，建立激光位移传感器与测量点Q在世界坐标系下的位置关系，即为位姿标定模型； 其中，XQ,YQ,ZQ为被测量点在机床坐标系下的三维坐标；L-激光位移传感器或轮廓扫描仪的读数，即主轴原点到某空间点Q的距离；R-安装偏角Rpo或Rli；T-安装偏心Tpo或Tli；步骤3、采用标准球的球心替代空间点Q，之后基于位姿标定模型获取Tpo、Rpo、Tli、Rli的位姿求解模型，具体包括：步骤3A、建立激光位移传感器标定时的模型一、轮廓扫描仪标定时的模型二；其中，模型一为：S0＝S1+ΔS1＝S1+RSRBL1Rpo+Tpo模型二为：S0＝S2+ΔS2＝S2+RSRBL2Rli+Tli其中，S1-激光位移传感器标定时主轴原点随主轴运动过程中拟合的球心；S0-待标定标准球的球心；S2-轮廓扫描仪标定时主轴原点随主轴运动过程中拟合的球心；ΔS1-主轴原点到激光位移传感器测量点之间的位置关系；位置关系为在X，Y，Z三方向上的坐标差，即位姿标定模型；ΔS2-主轴原点到轮廓扫描仪测量点之间的位置关系；位置关系为在X，Y，Z三方向上的坐标差，即位姿标定模型；步骤3B、基于模型一和模型二，获取包含Tpo、Rpo、Tli、Rli的位姿求解模型，具体包括：S1+RSRBL1Rpo+Tpo＝S2+RSRBL2Rli+TliRSRBL1Rpo+RSRBTpo-RSRBL2Rli-RSRBTli＝S2-S1 其中，[L1RSRB,RSRB,-L2RSRB,-RSRB]为方程系数项，可赋值不同的预设值以求解方程系数项；L1-激光位移传感器的读数；L2-轮廓扫描仪的读数；步骤4、通过设置12组参数，联合求解Tpo、Rpo、Tli、Rli；其中，每组参数均包括αc、βc、L1、L2；其中，αc为主轴绕S轴的旋转角；βc为主轴绕B轴的摆角。

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百度查询： 南京邮电大学 激光位移传感器和轮廓扫描仪的联合标定方法