【技术实现步骤摘要】
一种基于标准球的激光出光方向标定方法
本专利技术属于在线测量相关
，更具体地，涉及非接触式在线测量方法，尤其涉及一种基于标准球的激光出光方向标定方法。
技术介绍
随着制造业的快速发展，航空航天领域的飞机结构件与导弹弹体结构件等大型复杂薄壁零件的加工要求越来越高，该类零件往往尺寸规格及加工特征多，极易发生变形，很难保证其加工精度。传统测量方法为三坐标测量法，三坐标测量仪是在全封闭式的测量环境中运行的，其接触式的检测方法需要进行繁琐的检测路线设计及碰撞仿真检查，造成检测时间比加工时间还要长的现状，严重影响了生产效率，同时零件也可能会多次中转，反复装夹，这就造成误差累积，存在质量隐患，测量速度慢，测量效率低。近年来，随着制造技术的智能化水平不断提高，接触式和非接触式在线检测领域有了长足的发展，其中非接触式在线测量技术以其速度快、精度高、可有效地弥补接触式在线测量路径规划困难、易干涉等问题受到广泛关注。根据所得到测量数据的维数，非接触式测量传感器可以分为一维测量传感器、二维测量传感器、三维测量传感器，其中，激光位移传感...
【技术保护点】
1.一种基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1将激光位移传感器安装在机床主轴上，同时将标准球固定在工作台上，所述机床主轴带动所述激光位移传感器对所述标准球的上表面进行扫描测量，从而获取机床坐标和对应的传感器一维测量距离值；/nS2将步骤S1得到的原始数据结合并转换到球坐标系下，并基于转换得到的数据构造关于球形坐标和出光方向的非线性方程组，转换得到的数据满足球面约束方程；/nS3将所述非线性方程组的求解转换为新函数φ(x)的最小二乘优化，进而采用Levenberg-Marquardt迭代优化算法对新函数φ(x)进行求解，由此得到激光出光方向及球心位置坐标。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1将激光位移传感器安装在机床主轴上，同时将标准球固定在工作台上，所述机床主轴带动所述激光位移传感器对所述标准球的上表面进行扫描测量，从而获取机床坐标和对应的传感器一维测量距离值；
S2将步骤S1得到的原始数据结合并转换到球坐标系下，并基于转换得到的数据构造关于球形坐标和出光方向的非线性方程组，转换得到的数据满足球面约束方程；
S3将所述非线性方程组的求解转换为新函数φ(x)的最小二乘优化，进而采用Levenberg-Marquardt迭代优化算法对新函数φ(x)进行求解，由此得到激光出光方向及球心位置坐标。
2.如权利要求1所述的基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于：所述标准球的表面特征在所述激光位移传感器的测量范围内；扫描测量时，激光出光方向与标准球的球面法矢之间的夹角小于30°。
3.如权利要求1所述的基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于：将步骤S1得到的原始数据结合并转换到球坐标系包括以下步骤：首先，分别建立机床坐标系、球坐标系及传感器坐标系；接着，将所述原始数据转换到所述机床坐标系下后，再将经过坐标转换最终转换到所述球坐标系下。
4.如权利要求3所述的基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于：传感器坐标系的原点pSo位于激光位移传感器处于初始姿态时、测量距离为0的点，传感器坐标系原点在机床坐标系下的坐标为MpSo＝[MxSoMySoMzSo]T；球坐标系的原点pBo位于标定球球心点，pBo在机床坐标系下的坐标为MpBo＝[MxBoMyBoMzBo]T。
5.如权利要求3所述的基于标准球的激光出光方向标定方法，其特征在于：扫描测量到的点为球坐标系下的球面上的离散点，该离散点满足球面约束方程，以得...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，寇猛，王刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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