一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法。在曲面物体的两侧分别布置两台激光跟踪仪，激光跟踪仪中的绝对测距仪分别发出一束激光束并结合靶球接收分析处理；曲面物体上设置至少三个能同时被两台激光跟踪仪探测到的公共测量点测量并进行坐标系统一，曲面物体上设置有多个仅能被一个激光跟踪仪探测到的测量点并测量得到曲面物体的曲面轮廓测量数据；温湿度传感器记录温湿度并通过串行接口被传送给计算机，利用温湿度补偿激光跟踪仪的数据结果。本发明专利技术方法利用两台激光跟踪仪及多个靶球形成多站测量方案，避免了公共测量点测量时，移动激光跟踪仪进行转站所带来的转站误差，提高了测量精度和准确性。

A method of surface profile measurement based on multi station layout of laser tracker

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法
本专利技术涉及检测
的一种激光跟踪仪优化测量方法，尤其是涉及一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法。
技术介绍
激光跟踪仪是一种大尺寸绝对距离测量仪器，广泛应用于海工装备、飞机制造、轨道交通等领域的大型部件的装配测量。大型零部件装配测量中，由于被测曲面轮廓各不相同且尺寸及测量范围大，通常无法利用一个测量设备实现测量。目前国内外在大型零部件装配中曲面测量主要采用转站的测量方法为：单激光跟踪仪转站测量方法、激光跟踪仪与其他测量仪器配合转站的测量方法。单激光跟踪仪转站测量方法需要在转站前后对公共测量点进行测量，但是转站尤其仪器搬运会降低测量精度；激光跟踪仪与其他测量仪器配合转站的测量方法需要将所有测量仪器的统一到同一坐标系，且不同测量设备软件和数据兼容性比较复杂，不利于操作，成本较高。中国专利技术专利CN105203131A激光跟踪仪转站方法，提供了一种利用一个激光跟踪仪实现转站的测量方法，这种测量方法可有效解决大型零部件装配过程中激光跟踪仪转站精度低的问题，但是在测量过程中，尤其在复杂曲面测量时，需要多次移动激光跟踪仪进行转站，容易引入转站误差。
技术实现思路
为了解决现有技术中激光跟踪仪转站而降低测量精度的问题，本专利技术提供一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法，通过多个激光跟踪仪多站布局结合多测量点分布，有效扩大测量范围，提高转站精度，解决了单个激光跟踪仪转站误差的技术问题，解决了现有技术中激光跟踪仪转站过程测量结果引入的精度降低的问题，实现三维大尺寸曲面轮廓的测量。本专利技术针对大尺寸零部件实现三维测量，主要针对的曲面物体为带有曲面表面的物体或者本身物体表面为曲面的物体。以曲面物体为被测目标，其形状复杂，利用单一站位无法实现整体测量。所述方法对曲面物体的曲面表面进行测量，或者对曲面物体物体表面进行测量。本专利技术的技术方案是：方法包括如下步骤：步骤一：在曲面物体的两侧分别布置两台激光跟踪仪，两台激光跟踪仪的探测方向均朝向曲面物体的两侧，并在曲面物体附近安装气象测量模块；步骤二：其中一个激光跟踪仪作为主站，另一个激光跟踪仪作为从站，打开激光跟踪仪，两台激光跟踪仪中的绝对测距仪分别发出一束激光束，将激光束打到曲面物体上的靶球并被反射后接收，进行跟踪靶球获得公共测量点的点云数据并发送到计算机进行分析处理；步骤三：曲面物体上设置至少三个能同时被两台激光跟踪仪探测到的公共测量点，公共测量点上固定放置靶球，分别利用两台激光跟踪仪按照步骤二方式进行测量，两台激光跟踪仪获得的公共测量点的点云数据分别存储于两组数据组；利用最佳拟合转化将两组数据组中的靶球位置重合，再通过测量拟合优化数字化模型，将两台激光跟踪仪各自测量的公共测量点的两个测量坐标系统一到同一测量坐标系下，进行坐标系统一。步骤四：两台激光跟踪仪的测量曲面物体上设置有多个仅能被一个激光跟踪仪探测到的测量点，测量点上固定放置靶球，利用两台激光跟踪仪按照步骤二方式分别对各自的测量点进行测量，计算机利用坐标系统一的结果对两台激光跟踪仪的测量获得的点云数据进行融合处理，得到曲面物体的曲面轮廓测量数据。步骤五：气象测量模块装配了温湿度传感器，温湿度传感器记录温湿度并通过串行接口被传送给计算机，利用温湿度补偿激光跟踪仪的数据结果，补偿温湿度变化对测量结果的影响，从而能够根据现场环境条件对激光波长进行实时补偿，保障激光跟踪仪在一点温度范围内，保持仪器的测量精度。所述两台激光跟踪仪的站位布置形成空间互相补偿测量点位的测量位置布局，减少单一激光跟踪仪转站带来的测量误差。所述两台激光跟踪仪均可作为固定转站点/移动转站点。所述的曲面物体为船板等。气象测量模块和两台激光跟踪仪均连接到计算机，所述的计算机读取气象测量模块和两台激光跟踪仪的测量数据，完成数据分析处理及转站坐标变换。本专利技术方法利用两台激光跟踪仪及多个靶球形成多站测量方案，避免了公共测量点测量时，移动激光跟踪仪进行转站所带来的转站误差，简单易于操作，提高了测量精度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用两台激光跟踪仪多站布局，可提高转站精度；每一站位激光跟踪仪可作为新的主站位进行转站，有效扩大测量范围；通过多靶球配合多站布点，可实现三维大尺寸零部件的测量；利用温湿度传感器补偿环境条件参数，可提高测量结果的准确性。附图说明附图1为本专利技术测量方法示意图。图中：1-第一站位激光跟踪仪；2-第二站位激光跟踪仪；3-曲面物体；41-第一公共测量点；42-第二公共测量点；43-第三公共测量点；51-第一测量点；52-第二测量点；53-第三测量点；54-第四测量点；6-气象测量模块；7-计算机。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。如图1所示，具体实施采用曲面轮廓测量系统，曲面轮廓测量系统包括用于第一站位坐标测量的第一站位激光跟踪仪1、用于第二站位坐标测量的第二站位激光跟踪仪2、靶球和气象测量模块6，形成两台跟踪仪多站布局；第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2分别置于曲面物体3的两侧并位置固定，曲面物体3上设置至少三个公共测量点41、42、43，公共测量点41、42、43上固定放置靶球，三个公共测量点41、42、43能同时被第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2探测到；曲面物体3上设置有多个测量点51、52、53、54，测量点51、52、53、54上固定放置靶球，测量点51、52、53、54仅能被第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2的其中一个探测到。气象测量模块6、第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2均连接到计算机7，计算机7读取气象测量模块6、第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2的测量数据，完成数据分析处理及转站坐标变换。为配合测量，本专利技术在曲面物体3上设置两个激光跟踪仪，并设置公共测量点41、42、43，公共测量点41、42、43上放置目标靶球，公共测量点41、42、43作为多站布局公共观测点，能模拟三维测量环境，用于两个激光跟踪仪转站测量中坐标系统一变换。两台跟踪仪多站布局是使第二站位跟踪仪2的测量坐标系与第一站位跟踪仪1的测量坐标系一致。测量点51、52、53、54为全面测量曲面物体3的轮廓所确定的测量点，测量点数量和布局根据实际测量需求设置。由此，曲面物体3利用单一激光跟踪仪单站位测量存在测量盲区时，通过本专利技术能够测量合理布局的公共测量点的数据，统一坐标系获得准确完整的曲面轮廓数据。同时，气象测量模块6测量环境的温湿度参数，利用温湿度参数补偿激光跟踪仪的曲面轮廓测量数据结果。本专利技术通过气象测量模块6的温湿度参数进行测量补偿，克服了温湿度引起空气折射率变化导致的误差，更进一步提高了测量精度。具体实施中，第一站位激光跟踪仪1和第二站位激光跟踪仪2测量范围-80～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法，其特征在于：方法包括如下步骤：/n步骤一：在曲面物体(3)的两侧分别布置两台激光跟踪仪，两台激光跟踪仪的探测方向均朝向曲面物体(3)的两侧，并在曲面物体(3)附近安装气象测量模块(6)；/n步骤二：其中一个激光跟踪仪作为主站，另一个激光跟踪仪作为从站，/n打开激光跟踪仪，两台激光跟踪仪中的绝对测距仪分别发出一束激光束，将激光束打到曲面物体(3)上的靶球并被反射后接收，进行跟踪靶球获得公共测量点的点云数据并发送到计算机(7)进行分析处理；/n步骤三：曲面物体(3)上设置至少三个能同时被两台激光跟踪仪探测到的公共测量点(41、42、43)，公共测量点(41、42、43)上固定放置靶球，分别利用两台激光跟踪仪按照步骤二方式进行测量，两台激光跟踪仪获得的公共测量点的点云数据分别存储于两组数据组；/n利用最佳拟合转化将两组数据组中的靶球位置重合，再通过测量拟合优化数字化模型，将两台激光跟踪仪各自测量的公共测量点的两个测量坐标系统一到同一测量坐标系下；/n步骤四：两台激光跟踪仪的测量：曲面物体(3)上设置有多个仅能被一个激光跟踪仪探测到的测量点(51、52、53、54)，测量点(51、52、53、54)上固定放置靶球，利用两台激光跟踪仪按照步骤二方式分别对各自的测量点(51、52、53、54)进行测量，计算机(7)利用坐标系统一的结果对两台激光跟踪仪的测量获得的点云数据进行融合处理，得到曲面物体(3)的曲面轮廓测量数据；/n步骤五：气象测量模块(6)装配了温湿度传感器，温湿度传感器记录温湿度并通过串行接口被传送给计算机(7)，利用温湿度补偿激光跟踪仪的数据结果，补偿温湿度变化对测量结果的影响。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光跟踪仪多站布局的曲面轮廓测量方法，其特征在于：方法包括如下步骤：
步骤一：在曲面物体(3)的两侧分别布置两台激光跟踪仪，两台激光跟踪仪的探测方向均朝向曲面物体(3)的两侧，并在曲面物体(3)附近安装气象测量模块(6)；
步骤二：其中一个激光跟踪仪作为主站，另一个激光跟踪仪作为从站，
打开激光跟踪仪，两台激光跟踪仪中的绝对测距仪分别发出一束激光束，将激光束打到曲面物体(3)上的靶球并被反射后接收，进行跟踪靶球获得公共测量点的点云数据并发送到计算机(7)进行分析处理；
步骤三：曲面物体(3)上设置至少三个能同时被两台激光跟踪仪探测到的公共测量点(41、42、43)，公共测量点(41、42、43)上固定放置靶球，分别利用两台激光跟踪仪按照步骤二方式进行测量，两台激光跟踪仪获得的公共测量点的点云数据分别存储于两组数据组；
利用最佳拟合转化将两组数据组中的靶球位置重合，再通过测量拟合优化数字化模型，将两台激光跟踪仪各自测量的公共测量点的两个测量坐标系统一到同一测量坐标系下；
步骤四：两台激光跟踪仪的测量：曲面物体(3)上设置有多个仅能被一个激光跟踪仪探测到的测量点(51、52、53、54)，测量点(51、52、53、54)上固定放置靶球，利用两台...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁，郭钢祥，王超，郭斌，金挺，胡朋兵，张建锋，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33