一种圆柱体位姿测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种圆柱体位姿测量方法及装置，该测量方法包括：S1：在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，获取待测圆柱体的相关参数；S2：根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；S3：根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态。本发明专利技术方法适用于多件产品装配的位姿测量，可降低对安装线激光位移传感器的运动组件的几何精度和定位精度要求，只要能保证足够的重复定位精度即可，便于工程实现，效率较高。效率较高。效率较高。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱体位姿测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及圆柱体位姿测量
，具体涉及一种圆柱体位姿测量方法及装置。

技术介绍

[0002]圆柱体的位姿是反映圆柱体在装配过程中的位置和倾斜情况的特征参数，通常抓取圆柱体绕主轴旋转采用一个百分表或点激光位移传感器测量一个中心位置，沿轴线方向偏移一定高度后再测量一个中心位置，两个中心位置的横向偏差就反映了其姿态倾斜情况，调正后两中心位置相同，均可表征相对回转主轴的偏心量。这种测量方法需要旋转圆柱体，每次测量需要暂停旋转稳定后才能保证测量的准确性，测量点较多(旋转一周至少要测8个点)，测量后再根据主轴与装配台回转中心的相对位置关系对正后进行装配，效率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是现有的圆柱体位姿测量方法需要旋转圆柱体，每次测量需要暂停旋转稳定后才能测量，存在效率较低的问题，本专利技术目的在于提供一种圆柱体位姿测量方法及装置，设计一种更加高效的圆柱体位姿测量方法，解决目前圆柱体位姿测量效率较低的问题。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种圆柱体位姿测量方法，该测量方法包括以下步骤：
[0006]S1：在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，获取待测圆柱体的相关参数；
[0007]S2：根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；
[0008]S3：根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线为待测圆柱体的姿态方向，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线在水平面内的投影偏差与竖直移动所述线激光位移传感器的高度比值即为所述待测圆柱体的姿态倾斜量(大小)。
[0009]工作原理是：基于圆柱体的位姿是反映圆柱体在装配过程中的位置和倾斜情况的特征参数，现有圆柱体的位姿测量方法通常抓取圆柱体绕主轴旋转采用一个百分表或点激光位移传感器测量一个中心位置，沿轴线方向偏移一定高度后再测量一个中心位置，两个中心位置的横向偏差就反映了其姿态倾斜情况，调正后两中心位置相同，均可表征相对回转主轴的偏心量。而这种测量方法需要旋转圆柱体，圆柱体不仅需要回转，还涉及到上下移动，存在不稳定性，影响测量精准度；且采用点激光位移传感器进行圆拟合测量需要测八个点以上，调整后需要再测量确认，通常需要反复测几遍，效率较低。
[0010]因此，本专利技术设计了一种更加高效的圆柱体位姿测量方法，本专利技术方法不需要旋
转圆柱体；本专利技术采用线激光位移传感器，只需要在竖直方向上移动线激光位移传感器；本专利技术采用线激光位移传感器测量待测圆柱体表面可直接获得高点数据表征其中心位置，避免了产品旋转，提高了测量效率。首先，通过在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，获取待测圆柱体的相关参数；其次，根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动(升高或者降低)所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；最后，根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线为待测圆柱体的姿态方向，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线在水平面内的投影偏差与竖直移动所述线激光位移传感器的高度比值即为所述待测圆柱体的姿态倾斜量。
[0011]本专利技术的标定方法适用于多件产品装配的位姿测量，可降低对安装线激光位移传感器的运动组件的几何精度和定位精度要求，只要能保证足够的重复定位精度即可，便于工程实现；且测量效率较高。
[0012]进一步地，步骤S1中的所述待测圆柱体的相关参数包括待测圆柱体的直径、线激光位移传感器与待测圆柱体的截面最高点距离。
[0013]进一步地，步骤S2中的所述圆柱体位姿测量模型公式如下：
[0014]x1+x2+d＝C1
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(1)
[0015]x1+δx+d/2＝C2
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(2)
[0016]y+δy+d/2＝C3
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(3)
[0017]式中，d为待测圆柱体的直径，x1为第一线激光位移传感器GX1与待测圆柱体的截面最高点距离，x2为第二线激光位移传感器GX2与待测圆柱体的截面最高点距离，y为第三线激光位移传感器GY与待测圆柱体的截面最高点距离；C1、C2、C3均为常量；δx和δy为圆柱体中心相对于回转中心的偏心量。
[0018]进一步地，常量C1、C2、C3的标定方法如下：
[0019]常量C1通过对已知直径d的标准件的测量值x1和x2确定，记标准件处于回转中心时，偏心量δx和δy为0，则通过标准件的测量值x1
’
和y
’
确定常量C2和C3。
[0020]进一步地，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：
[0021]当待测圆柱体的直径可变时，即测量不同直径的待测圆柱体，在与待测圆柱体同一高度布置三个线激光位移传感器，对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器相对布置在待测圆柱体两侧，记为GX1和GX2；另一个线激光位移传感器布置在GX1和GX2连线的垂直方向，记为GY；且待测圆柱体中心及其对应测量高点均在线激光位移传感器的测量范围内。
[0022]进一步地，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：
[0023]当待测圆柱体直径已知或恒定不变，在与待测圆柱体同一高度布置两个线激光位移传感器，对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器垂直布置在待测圆柱体两侧，记为GX1、GY，即GX1与待测圆柱体的连线、GY与待测圆柱体的连线两者是垂直的。
[0024]进一步地，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：
[0025]当待测圆柱体的直径可变和安装空间受限时，在同一高度布置三个线激光位移传
感器对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器相对布置在待测圆柱体两侧，记为GX1和GX2；第三个线激光位移传感器与GX1和GX2连线的垂直方向呈一定夹角布置。
[0026]进一步地，该测量方法用于多件圆柱体产品装配的位姿测量。
[0027]另一方面，本专利技术还提供了一种圆柱体位姿测量方法的装置，该装置包括：
[0028]获取单元：用于在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，并获取待测圆柱体的相关参数；
[0029]第一计算单元，用于根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：S1：在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，获取待测圆柱体的相关参数；S2：根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；S3：根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线为待测圆柱体的姿态方向，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线在水平面内的投影偏差与竖直移动所述线激光位移传感器的高度比值即为所述待测圆柱体的姿态倾斜量。2.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S1中的所述待测圆柱体的相关参数包括待测圆柱体的直径、线激光位移传感器与待测圆柱体的截面最高点距离。3.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：当待测圆柱体的直径可变时，即测量不同直径的待测圆柱体，在与待测圆柱体同一高度布置三个线激光位移传感器，对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器相对布置在待测圆柱体两侧，记为GX1和GX2；另一个线激光位移传感器布置在GX1和GX2连线的垂直方向，记为GY；且待测圆柱体中心及其对应测量高点均在线激光位移传感器的测量范围内。4.根据权利要求3所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S2中的所述圆柱体位姿测量模型公式如下：x1+x2+d＝C1
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(1)x1+δx+d/2＝C2
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(2)y+δy+d/2＝C3
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(3)式中，d为待测圆柱体的直径，x1为第一线激光位移传感器GX1与待测圆柱体的截面最高点距离，x2为第二线激光位移传感器GX2与待测圆柱体的截面最高点距离，y为第三线激光位移传感器GY与待测圆柱体的截面最高点距离；C1、C2、C3均为常量；δx和δy为圆柱体中心相对于装配台回转中心的偏心量。5.根据权利要求4所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，常量C1、C2、C3的标定方法如下：常量C1通过对已知直径d的标准件的测量值x1和x2确定，记标准件处于回转中心时，偏心量δx和δy为0，则通过标准件的测量值x1
’
和y
’
确定常量C2和C3。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延龙，肖虹，贾玉辉，唐恺，陈华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：