三激光传感器标定系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种三激光传感器标定系统包括操作台、标定器、第一激光器、第二激光器和第三激光器；其中，所述标定器包括球部和平台部，所述球部设于所述平台部上平面的一侧。本实用新型专利技术提高了标定的准确性；加快了标定的速度；能够精确识别由于温度造成的零件膨胀和收缩影响多个激光器的姿态变化情况；使得本标定系统更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
三激光传感器标定系统
本技术涉及光学测量领域，尤其涉及一种三激光传感器标定系统。
技术介绍
激光传感器可以迅速采集物体表面的轮廓数据，精度覆盖范围也很广，从0.01微米到0.1毫米的精度均可覆盖。使用多个激光传感器实现零件在一个坐标系系统中的测量，可以实现零件的快速测量。由于激光器之间存在空间距离，由温度变化引起的零件膨胀和收缩会影响多个激光器的姿态，需要一个快速稳定的多个激光器姿态位置的标定方式才能确保测量系统随时处于可靠稳定的统一坐标系中。现有技术CN105606046B中公开了一种复合式坐标测量机融合标定器，包括标准球和球座，标准球设置在球座上，其中标准球整体为球状，在其上设置有一圆环状的环带；环带设置在标准球的上半球部分，其包括环带本体和设置在环带本体两侧的内侧壁和外侧壁，其中内侧壁和外侧壁与水平线的夹角在60°-120°之间。综上，现在急需设计一种稳定的标定系统来解决由温度变化引起的零件膨胀和收缩影响多个激光器姿态的问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中问题，本技术提供三激光传感器标定系统，能够快速稳定的确定多个激光器姿态位置，确保测量系统随时处于可靠稳定的统一坐标系中。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：三激光传感器标定系统，包括操作台，所述操作台设有Y向运动轴和Z向支架；标定器，设于所述Y向运动轴上；第一激光器和第二激光器，分别设置在XY平面的两侧且与Y轴平行；第三激光器，设于所述Z向支架上；其中，所述标定器包括球部和平台部，所述球部设于所述平台部上平面的一侧。所述平台部为中心对称结构，从左到右依次分为左平台、凸起部和右平台。所述左平台与右平台的结构一致，均由一类长方体组成，该类长方体的上表面的宽均小于其下表面的宽，即类长方体的上表面的面积小于下表面的面积。所述凸起部由一长方体和一四棱台组成，该长方体的上表面与该四棱台的下表面重合；所述凸起部的前表面和后表面各设置一个凹带。所述凸起部的高度大于所述左平台的高度。所述球部与所述平台部设有一连接部，该连接部设有凹槽，所述球部嵌入在所述凹槽中。所述第一激光器、第二激光器和第三激光器均为非接触位移传感器。所述第一激光器和第二激光器的位置不对称。所述标定器处于所述第一激光器、第二激光器和第三激光器的测量范围内。所述标定系统的工作过程为：S1、将所述标定器放置到所述Y向运动轴上，并调整平台的XY面同Y向运动轴平行，调整三个激光传感器的位置，使其出光方向均对准所述标定器；S2、Y向运动轴带着标定器沿操作台的Y轴运动的同时，三个激光器测量获取标定器的3D数据，并同步获取Y向运动轴的位移值；S3、计算获取标定器与Y向运动轴的空间变换矩阵，结合Y向运动轴的位移值将空间变换矩阵应用于3D数据，完成数据更新得到3D点云数据；S4、根据所述标定器不同平面的夹角处理所述步骤S3的3D点云数据，得到两个旋转角度，其他四个位置参数通过使用最佳拟合的方式获得，至此得到三个激光传感器在同一个世界坐标系下的三个空间变换矩阵；S5、将三个空间变换矩阵应用于对应激光传感器的原始数据中，获得同一坐标系下准确的3D点云数据；S6、使用所述步骤S5中的3D点云数据构造球形特征，与标定器中球部的理论参数比对，精度符合要求，则三个激光传感器的拼接精度满足要求，标定完成。本技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：一、本技术中标定器的形状设计能够得出激光传感器的完整位置数据，平面部的不同平面间的夹角和垂直或平行关系来确定激光传感器的位置参数，球部可以用来验证三个激光传感器的拼接精度；即提高了标定的准确性同时加快了标定的速度。二、本技术中三个激光传感器的位置以及Y向运动轴的设计能够精确识别由于温度造成的零件膨胀和收缩影响多个激光器的姿态变化情况；使得本标定系统更加稳定。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中标定系统的结构正视示意图。图2为实施例1中标定系统的结构左视示意图。图3为实施例1中标定系统的结构俯视示意图。图4为实施例1中标定器的结构正视示意图。图5为实施例1中标定器的结构左视示意图。图6为实施例1中标定器的结构俯视示意图。图7为实施例1中标定器的结构示意图。附图标记：1-标定器；11-球部；12-平面部；13-连接部；121-左平台；122-凸起部；123-右平台；2-操作台；21-Y向运动轴；22-Z向支架；3-第一激光传感器；4-第二激光传感器；5-第三激光传感器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。实施例1如图1-3所示，三激光传感器标定系统，包括标定器1、球部11、平面部12、操作台2、Y向运动轴21、Z向支架22、第一激光传感器3、第二激光传感器4、第三激光传感器5。其中，操作台2的XY平面上设有Y向运动轴21和Z向支架22；Z向支架22横跨Y向运动轴21固定在操作台2上，标定器1固定在Y向运动轴21上；第一激光器3和第二激光器4，分别设置在XY平面的两侧且与Y轴平行；同时第一激光器3和第二激光器4的位置不对称；第三激光器5设于所述Z向支架22上。第一激光器3、第二激光器4和第三激光器5均为非接触位移传感器。如图4-7所示，对于标定器1包括球部11和平台部12，所述球部11设于所述平台部12的上平面的一端。球部11与所述平台部12设有一连接部13，该连接部13设有凹槽，所述球部11嵌入在该凹槽中；球部11的外表面与凹槽的形状完全契合。该球部11用来验证三个激光传感器的拼接精度。所述平台部12为中心对称结构，从左到右依次分为左平台121、凸起部122和右平台123。左平台121与右平台123的结构一致，均由一种类长方体组成，该类长方体的上表面的宽均小于其下表面的宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三激光传感器标定系统，其特征在于，包括：/n操作台，所述操作台设有Y向运动轴和Z向支架；/n标定器，设于所述Y向运动轴上；/n第一激光器和第二激光器，分别设置在XY平面的两侧且与Y轴平行；/n第三激光器，设于所述Z向支架上；/n其中，所述标定器包括球部和平台部，所述球部设于所述平台部上平面的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.三激光传感器标定系统，其特征在于，包括：
操作台，所述操作台设有Y向运动轴和Z向支架；
标定器，设于所述Y向运动轴上；
第一激光器和第二激光器，分别设置在XY平面的两侧且与Y轴平行；
第三激光器，设于所述Z向支架上；
其中，所述标定器包括球部和平台部，所述球部设于所述平台部上平面的一侧。


2.根据权利要求1所述的三激光传感器标定系统，其特征在于，所述平台部为中心对称结构，从左到右依次分为左平台、凸起部和右平台。


3.根据权利要求2所述的三激光传感器标定系统，其特征在于，所述左平台与右平台的结构一致，均由一类长方体组成，该类长方体的上表面的宽均小于其下表面的宽，即类长方体的上表面的面积小于下表面的面积。


4.根据权利要求2所述的三激光传感器标定系统，其特征在于，所述凸起部由一长方体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆丰，邢秀奎，
申请(专利权)人：海克斯康测量技术青岛有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37