基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法技术

本发明专利技术基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法，属于数字化测量领域，涉及一种基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法。该方法首先通过激光跟踪仪的多站测量获取公共点的原始三维坐标；然后基于激光追踪仪和多边测量法构建大尺寸虚拟标准器，获得虚拟计量器公共点间的高精几何长度，并以此为约束对公共点坐标进行误差修正。最后，基于修正后的公共点坐标完成测量站位间坐标系的转换，并计算出坐标转换误差。该方法基于虚拟标准器公共点间的长度约束和Levenberg‑Marquardt非线性优化方法实现公共点坐标优化修正，降低了坐标系间的数据转换的误差，提高了各站位公共点坐标的测量精度。该方法具有操作简便，精度高，鲁棒性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法
本专利技术属于数字化测量领域，涉及一种基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法。
技术介绍
随着航空航天、能源交通领域内高端重大工程装备制造精度和装配性能要求的不断提高，以多源高精数字化测量驱动飞机制造、装配的新技术已成为当前数字化制造领域的热点。大型构件作为高端重大装配的核心构件，其制造精度是制约装备整体制造精度和装配性能的关键因素之一。因此，研究面向大型构件的数字化测量方法非常重要。然而，大型构件结构复杂且尺寸之大，可达十米，乃至数十米，而激光跟踪仪测量误差，随测量范围的增加而显著增大，导致激光跟踪仪测量精度难以满足大型工件制造及装配的精度要求，因此测量范围和测量精度之间的矛盾异常突出。为了克服这一困难，基于激光追踪仪的多站测量方法逐渐成为大尺寸测量技术的重要方法。多站位坐标系之间的数据传递依靠多个公共点来实现。因此，公共点的测量精度是制约多站之间数据精准传递的关键因素之一。然而，公共点测量误差存在于每个测量站位，提高每个站位下公共点的测量精度是解决多站数据转站精度差的关键核心方法。激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法，其特征是，该方法首先利用激光跟踪仪在两个站位分别采集公共点坐标；再通过多站位激光追踪仪与公共点构建大尺寸虚拟标准器，并利用大尺寸虚拟标准器内的高精几何长度作为约束，对站位之间的公共点进行误差修正；最后，基于典型的坐标系转换方法，完成多站坐标系之间的坐标转换，实现了大尺寸范围内激光跟踪仪的全局高精度测量；方法的具体步骤如下：/n第一步，激光跟踪仪多站位测量/n首先，将两个激光跟踪仪依次放置在1、2号激光跟踪仪站位LT1、LT2上；然后，分别观测位于视场范围内的测量点和公共点；设(x,y,z)为所有测量点坐标；α,β,l分别为激光跟踪仪的水平测角...

【技术特征摘要】
1.一种基于高精度虚拟标准器的多站转换精度提高方法，其特征是，该方法首先利用激光跟踪仪在两个站位分别采集公共点坐标；再通过多站位激光追踪仪与公共点构建大尺寸虚拟标准器，并利用大尺寸虚拟标准器内的高精几何长度作为约束，对站位之间的公共点进行误差修正；最后，基于典型的坐标系转换方法，完成多站坐标系之间的坐标转换，实现了大尺寸范围内激光跟踪仪的全局高精度测量；方法的具体步骤如下：
第一步，激光跟踪仪多站位测量
首先，将两个激光跟踪仪依次放置在1、2号激光跟踪仪站位LT1、LT2上；然后，分别观测位于视场范围内的测量点和公共点；设(x,y,z)为所有测量点坐标；α,β,l分别为激光跟踪仪的水平测角、垂直测角和测量长度，有：



将1号激光跟踪仪站位LT1所采集的测量点和公共点分别定义为PM和PC，将2号激光跟踪仪站位LT2所采集的测量点和公共点分别定义为QM和QC，则：



式中，下标m1和m2分别为1、2号激光跟踪仪站位LT1、LT2所采集的测量点数量；c为公共点的数量；
第二步，基于多边测量法构建大型虚拟标准器；
移走激光跟踪仪，将4个激光追踪仪依次放置在1、2、3、4号激光追踪仪测量站位S1、S2、S3、S4上，通过多站位激光追踪仪与公共点构建大尺寸虚拟标准器；然后，对h，h≥6个标定点进行测量，每个激光追踪仪站位将获取h个高精测量距离；设定标定点坐标为(x1,y1,z1；x2,y2,z2；……；xh,yh,zh)，4个激光追踪仪测量站位坐标依次为(X1,Y1,Z1；X2,Y2,Z2；X3,Y3,Z3；X4,Y4,Z4)；为了使坐标系在空间中固定不动，设1、2、3、4号激光追踪仪站位S1～S4坐标分别为(0,0,0)、(X2,0,0)、(X3,Y3,0)、(X4,Y4,Z4)；基于多边测长原理，测完h个标定点，完成4个激光追踪仪站位标定；



其中，(xh,yh,zh)为标定点三维坐标，(Xi,Yi,Zi)为激光追踪仪站位三维坐标，l11～l4h为4个激光追踪仪与标定点的距离；
通过Levenberg-Marquardt非线性优化方法，迭代求解公式(3)中的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，逯永康，李俊卿，刘巍，程习康，谭子亮，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