基于Kalman滤波的非接触测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于Kalman滤波的非接触测量装置，包括待测工件、激光位移传感器固定架、激光位移传感器、电位移平台、激光位移传感器控制器、伺服驱动器、数据传输线和计算机，所述伺服驱动器由PLC来控制从而带动位移传感器在位移平台上运动；本发明专利技术还公开了一种应用于基于Kalman滤波的非接触测量装置的测量方法，包括以下步骤：1、建立非接触式测量系统；2、基于物体表面形状的先验知识，建立待测物体的状态方程和量测方程，并设置初始值；3、实时对物体表面形状进行采样，通过通信，将数据传送至上位机；4、对采样数据进行实时滤波处理；进而得到物体的表面形状。本发明专利技术具有算法的执行效率高等优点。

Non-contact measuring device based on Kalman filter and its measurement method

【技术实现步骤摘要】
基于Kalman滤波的非接触测量装置及其测量方法
本专利技术涉及一种运用位移激光传感器对工件进行非接触测量的方法，尤其涉及一种基于Kalman滤波的非接触测量装置及其测量方法。
技术介绍
在一些精密制造及军工行业需要对一些精密的工件形状或表面平整度进行高精度的检测，这就对检测装置有了很高的要求，传统的接触式测量由于接触等因素使得检测精度难于满足，且有些情况不允许设备对物体进行直接接触，因此运用激光位移传感器等装置进行非接触式的测量，在精密工件检测精度方面有极大的需求。非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触待测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。目前现有的非接触方法有将准直光源发出的光束经非对称扫描转镜形成扫描光束，扫描光束被待测工件反/散射后，由接收物镜汇聚至光电接收元件，通过待定测量反/散射光在待测工件上的持续时间，通过待定测量方程得到工件形状。还有就是采用直线扫描的方式，将激光位移传感器沿导轨移动方向运动，传感器每前进一步，激光位移传感器可以得出一个距离值，最终得出扫描物体的形状。基于激光位移传感器的非接触式方法的不足之处是未考虑可能由于工件本身的散射性，会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Kalman滤波的非接触测量装置，其特征在于，包括待测工件、激光位移传感器固定架(1)、激光位移传感器(2)、电位移平台(3)、激光位移传感器控制器(4)、伺服驱动器(5)、数据传输线(6)和计算机(7)，所述伺服驱动器由PLC来控制从而带动位移传感器在位移平台上运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于Kalman滤波的非接触测量装置，其特征在于，包括待测工件、激光位移传感器固定架(1)、激光位移传感器(2)、电位移平台(3)、激光位移传感器控制器(4)、伺服驱动器(5)、数据传输线(6)和计算机(7)，所述伺服驱动器由PLC来控制从而带动位移传感器在位移平台上运动。2.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波的非接触测量装置，其特征在于，所述的位移传感器在移动的同时也对工件进行要检测的平面扫描，扫描的同计算机与传感器进行通信，以便计算机得到实时的数据。3.根据权利要求2所述的基于Kalman滤波的非接触测量装置，其特征在于，假设待测量物体的平面形状变化为线性变化或由于工艺原因有凹凸不平的变化，该假设符合一般平面问题的形状假设；基于该假设，建立物体平面的状态方程：X(k+1)＝Φ(k)X(k)+G(k)V(k)，(1)其中，X(k)是k时刻物体形状的状态向量，Φ(k)是状态转移矩阵，V(k)是具有零均值和正定协方差矩阵Q(k)的过程噪声，G(k)是过程噪声分布矩阵；激光位移传感器的量测方程：Z(k)＝H(k)X(k)+W(k)，(2)其中，Z(k)是传感器在k时刻的量测向量，H(k)是量测矩阵，W(k)是具有零均值和正定协方差矩阵R(k)的量测噪声。4.根据权利要求3所述的基于Kalman滤波的非接触测量装置，其特征在于，将得到的激光位移传感器采样数据，基于建立的状态方程和量测方程，对采集的数据进行Kalman滤波算法处理；具体如下：(1)一步预测方程：其中，为通过上一状态k时刻来预测当前状态k+1时刻的结果，为上一状态k时刻的估计结果；(2)一步预测的预测协方差为：P(k+1|k)...

【专利技术属性】
技术研发人员：文小琴，梁俊元，游林儒，汪兆栋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44