本发明专利技术提供了一种激光跟踪位姿测量靶标装置，应用于几何测量技术领域，包括：呈凸台状的靶标腔体，具有凸台上表面和凸台下表面，反射器支座，设置于所述靶标腔体的所述凸台的中心位置处，光学逆反射器，设置于所述反射器支座上，至少两对特征点光源，设置于所述凸台上表面和所述凸台下表面，且每对所述特征点光源均相对于所述光学逆反射器中心对称分布，至少一个漫反射片，每个所述漫反射片均安装于一所述特征点光源的出光口位置处。本发明专利技术还提供了一种六自由度激光跟踪位姿测量方法、隐藏点测量装置，可配合激光跟踪仪实现空间三维坐标、三维姿态角以及隐藏点位置测量。三维姿态角以及隐藏点位置测量。三维姿态角以及隐藏点位置测量。
【技术实现步骤摘要】
激光跟踪位姿测量靶标装置及方法、隐藏点测量装置
[0001]本专利技术涉及几何测量测试
，尤其涉及一种激光跟踪位姿测量靶标装置及方法、隐藏点测量装置。
技术介绍
[0002]随着制造业的发展，对于工业制造和测量的要求也随之提高，从实现三维坐标测量到六自由度测量、再到高精度六自由度测量，大型高端装备精密制造与装配对空间位姿精准测量提出了越来越高的要求。激光跟踪仪是一种高端通用的超大尺寸空间几何量精密测量仪器，仪器采用高精度测距测角技术、精密激光跟踪技术、视觉姿态测量技术实现空间动态目标的实时跟踪与高精度位姿测量，不仅可对大型零部件几何尺寸和形位误差进行高精度三维测量，还可以实现被测目标工件的三维姿态测量，可为大型零部件的装配和检验提供测量基准。
[0003]现有的对于六自由度位姿测量方面的研究结果包括以二维PSD为测量元件的姿态测量方法，该系统过多依赖于PSD测量精度，容易受PSD非线性误差的影响；或者将全站仪、针孔棱镜、倾角传感器、工业相机等进行组合，基于盾构机自动导向系统设计了一种姿态测量系统，该系统合作靶标内部针孔棱镜导致激光返回能量大幅减小，使测量光信噪比降低，抗干扰能力变差；或者以全站仪为基站，综合利用光电位置传感器(PSD)与单目视觉融合进行位姿测量的方法，该合作靶标特征点采用反射片，环境光对相机姿态测量结果影响很大，导致图片像素提取精度下降，影响测量精度。可见现有技术中的姿态测量方法及合作靶标均不适用于激光跟踪仪的跟踪姿态测量。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种激光跟踪位姿测量靶标装置及方法、隐藏点测量装置。
[0005]本专利技术的第一方面，提供了一种激光跟踪位姿测量靶标装置，包括：
[0006]呈凸台状的靶标腔体106，具有凸台上表面和凸台下表面；
[0007]反射器支座105，设置于所述靶标腔体106的所述凸台的中心位置处；
[0008]光学逆反射器103，设置于所述反射器支座105上；
[0009]至少两对特征点光源101，设置于所述凸台上表面和所述凸台下表面，且每对所述特征点光源101均相对于所述光学逆反射器103中心对称分布；
[0010]至少一个漫反射片102，每个所述漫反射片102均安装于一所述特征点光源101的出光口位置处。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述装置还包括：
[0012]至少两个立柱104，可拆卸安装于所述凸台上表面的一对角位置处，且相对于所述光学逆反射器103中心对称分布；
[0013]所述至少两个立柱104的顶面上均安装有所述特征点光源101和所述漫反射片
102。
[0014]在本专利技术一实施例中，设置于所述凸台上表面的所述特征点光源101的数量为两对，两对所述特征点光源101中的一对所述特征点光源101设置在另一对角位置处。
[0015]在本专利技术一实施例中，设置于所述凸台下表面的所述特征点光源101的数量为两对，两对所述特征点光源101分布在所述凸台下表面的四角处，且每对所述特征点光源101均相对于所述光学逆反射器103中心对称分布。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述装置还包括：
[0017]无线供电模块110，与光源供电电路板108电连接，所述无线供电模块110设置于所述靶标腔体106内；
[0018]所述光源供电电路板108，与所述特征点光源101电连接，所述光源供电电路板108设置于所述靶标腔体106内；
[0019]电源开关107，与所述特征点光源101、所述无线供电模块110电连接，所述电源开关107设置于所述靶标腔体106的侧面。
[0020]在本专利技术一实施例中，所述靶标腔体106的凸起部分呈梯形。
[0021]在本专利技术一实施例中，所述靶标腔体106的侧面开设有机械转接口111，所述机械转接口111用于连接隐藏点测量探针。
[0022]在本专利技术一实施例中，所述光学逆反射器103为空心反射靶球。
[0023]本专利技术的第二方面，提供了一种激光跟踪位姿测量靶标装置，包括：
[0024]隐藏点测量装置，其特征在于，包括：
[0025]如第一方面所述的激光跟踪位姿测量靶标装置100、快速拆卸件303和探针测头305；
[0026]所述激光跟踪位姿测量靶标装置100的机械转接口111和所述快速拆卸件303连接，所述快速拆卸件303和所述探针测头305连接。
[0027]本专利技术的第三方面，提供了一种六自由度激光跟踪位姿测量方法，应用于第一方面所述的激光跟踪位姿测量靶标装置和激光跟踪仪，所述激光跟踪仪发射激光给所述激光跟踪位姿测量靶标装置，所述方法包括：
[0028]获取所述激光跟踪仪的方位角和俯仰角，以及，所述激光跟踪仪和所述激光跟踪位姿测量靶标装置之间的距离；
[0029]根据所述距离、所述方位角和俯仰角，计算所述激光跟踪位姿测量靶标装置在所述激光跟踪仪坐标系下的空间位置；
[0030]获取所述激光跟踪位姿测量靶标装置中所有特征点光源在所述激光跟踪仪中的像素坐标；
[0031]根据所述所有特征点光源在所述激光跟踪仪中的像素坐标，得到所有特征点光源在所述激光跟踪仪坐标系下的转换矩阵；
[0032]根据所述转换矩阵，计算所述激光跟踪位姿测量靶标装置的姿态角。
[0033]本专利技术提供的激光跟踪位姿测量靶标装置包括：呈凸台状的靶标腔体，具有凸台上表面和凸台下表面，反射器支座，设置于所述靶标腔体的所述凸台的中心位置处，光学逆反射器，设置于所述反射器支座上，至少两对特征点光源，设置于所述凸台上表面和所述凸台下表面，且每对所述特征点光源均相对于所述光学逆反射器中心对称分布，至少一个漫
反射片，每个所述漫反射片均安装于一所述特征点光源的出光口位置处。可配合激光跟踪仪实现空间三维坐标和姿态角测量。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术中的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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附图。
[0035]图1示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种激光跟踪位姿测量靶标装置的剖面结构示意图；
[0036]图2示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种激光跟踪位姿测量靶标装置的立体结构示意图；
[0037]图3示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种激光跟踪位姿测量靶标装置的特征点光源的分布示意图；以及
[0038]图4示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种隐藏点测量装置的结构示意图；
[0039]图5示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种六自由度激光跟踪位姿测量原理示意图；
[0040]图6示意性示出了本专利技术一实施例提供的一种六自由度激光跟踪位姿测量方法的流程示意图。
[0041]附图标记说明：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光跟踪位姿测量靶标装置，其特征在于，包括：呈凸台状的靶标腔体(106)，具有凸台上表面和凸台下表面；反射器支座(105)，设置于所述靶标腔体(106)的所述凸台的中心位置处；光学逆反射器(103)，设置于所述反射器支座(105)上；至少两对特征点光源(101)，设置于所述凸台上表面和所述凸台下表面，且每对所述特征点光源(101)均相对于所述光学逆反射器(103)对称分布；至少一个漫反射片(102)，每个所述漫反射片(102)均安装于一所述特征点光源(101)的出光口位置处。2.根据权利要求1所述的激光跟踪位姿测量靶标装置，其特征在于，所述装置还包括：至少两个立柱(104)，可拆卸安装于所述凸台上表面的一对角位置处，且相对于所述光学逆反射器(103)对称分布；所述至少两个立柱(104)的顶面上均安装有所述特征点光源(101)和所述漫反射片(102)。3.根据权利要求2所述的激光跟踪位姿测量靶标装置，其特征在于，设置于所述凸台上表面的所述特征点光源(101)的数量为两对，两对所述特征点光源(101)中的一对所述特征点光源(101)设置在另一对角位置处。4.根据权利要求1所述的激光跟踪位姿测量靶标装置，其特征在于，设置于所述凸台下表面的所述特征点光源(101)的数量为两对，两对所述特征点光源(101)分布在所述凸台下表面的四角处，且每对所述特征点光源(101)均相对于所述光学逆反射器(103)中心对称分布。5.根据权利要求1所述的激光跟踪位姿测量靶标装置，其特征在于，所述装置还包括：无线供电模块(110)，与光源供电电路板(108)电连接，所述无线供电模块(110)设置于所述靶标腔体(106)内；所述光源供电电路板(108)，与所述特征点光源(101)电连接，所述光源供电电路板(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔成君，董登峰，王博，朱志忠，程智，高豆豆，李洋，王国名，张滋黎，周维虎，王宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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