一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法技术

本发明专利技术一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法，属于大尺寸测量领域，涉及一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法。该方法，首先在一定空间内合理布置多个非共面靶球作为公共点，通过激光跟踪仪的多站位测量获取公共点数据集，以整体测量误差最小的站位为全局坐标系。然后，基于公共点求解法矢量并将其单位化。最后，基于冗余单位法矢量的约束，求解局部坐标系的转换参数，将局部数据配准到全局坐标系。该方法充分虑及大尺寸空间内数据配准精度对公共点测量误差和公共点数量异常敏感的问题，可有效减小全局测量数据的配准误差，快速应用于现场实践，以保证大型航空零件几何特征的整体测量精度，在大尺寸测量领域具有广泛的应用前景。

A global measurement data registration method based on multi vector constraints

【技术实现步骤摘要】
一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法
本专利技术属于大尺寸测量领域，涉及一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法。
技术介绍
大型航空零件的数字化测量已成为航空装配领域中的关键核心技术之一。激光跟踪仪具有测量范围大、单点测量精度高等特点被广泛用于大型航空零件的高精度测量。然而，由于被测零件结构复杂、视线遮挡等问题，激光跟踪仪的单站位测量难以满足大型部件全尺寸完整性测量和高精度测量的要求。多站位协同测量为大尺寸部件的完整性测量提供了极佳的解决方案。为了获得大尺寸部件完整性测量数据，需将各站位局部测量数据配准到全局坐标系。因此，研究全局数据的配准方法对于大尺寸完整性测量具有重要意义。现有的数据配准方法一般基于多个公共点重合的原则，求解多个坐标系之间的转换矩阵，来实现不同坐标系间的数据配准。然而，该方法的配准精度严重依赖于单点的测量精度和数量。因此，在个别局部公共点存在较大测量误差的情况下，坐标系间的数据配准精度将受到严重影响。针对激光跟踪仪局部测量数据的全局配准方法，上海市质量监督检验技术研究院的房鹤飞等人，在《上海计量测试》第44卷第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法，其特征是，该方法首先在一定空间内合理布置非共面的多个靶球，并以此作为公共点；再通过激光跟踪仪的多站位测量获取公共点数据集，以整体测量误差最小的测量站位为全局坐标系，其余站位作为局部坐标系；然后，基于公共点求解法矢量并将其单位化；最后，基于冗余单位法矢量的约束，求解局部坐标系与全局坐标系间的转换参数，并将局部数据全部配准到全局坐标系；该方法的具体步骤如下：/n第一步，全局坐标系的构建与公共点数据集的获取/n在大尺寸空间内，合理布置n个非共面的靶球，作为公共点(P

【技术特征摘要】
1.一种基于多矢量约束的全局测量数据配准方法，其特征是，该方法首先在一定空间内合理布置非共面的多个靶球，并以此作为公共点；再通过激光跟踪仪的多站位测量获取公共点数据集，以整体测量误差最小的测量站位为全局坐标系，其余站位作为局部坐标系；然后，基于公共点求解法矢量并将其单位化；最后，基于冗余单位法矢量的约束，求解局部坐标系与全局坐标系间的转换参数，并将局部数据全部配准到全局坐标系；该方法的具体步骤如下：
第一步，全局坐标系的构建与公共点数据集的获取
在大尺寸空间内，合理布置n个非共面的靶球，作为公共点(P1，P2,...,Pn)，然后利用激光跟踪仪在m个站位下分别测量所有公共点的三维坐标，获取公共点数据集Φ：



其中，Pij＝(xij,yij,zij)T(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)表示激光跟踪仪在第i个站位下测得的第j个公共点；
再以整体测量误差最小的测量站位为全局坐标系，其余站位作为局部坐标系；
第二步，单位法矢量数据集的求解
从激光跟踪仪在第i个站位下所测量的公共点中，任意三个公共点可拟合一个平面，设所要拟合的平面方程为：
akx+bky+ckz+dk＝0(2)
其中，ak、bk、ck、dk为常系数，k＝1,2,...,l表示第k个平面，l为所能拟合的平面个数，根据排列组合算法，l的值为：



任取第i个站位的三个公共点P1＝(x1,y1,z1)T，P2＝(x2,y2,z2)T，P3＝(x3,y3,z3)T，并将其代入公式(2)中，求解非齐次线性方程组：



给定参数dk的值，得到参数ak、bk、ck，三者构成该平面的法矢量单位化后得到单位法矢量uk为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，李俊卿，逯永康，张洋，马建伟，司立坤，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21