[发明专利]一种复杂位置金属平面的空间三维信息获取方法

说明书

本发明一种复杂位置金属平面的空间三维信息获取方法属于检测技术领域，涉及一种电涡流位移传感器阵列测量架以及实时快速的获取复杂位置金属平面的空间三维信息方法。该方法采用电涡流位移传感器阵列测量架，结合激光跟踪仪和电涡流位移传感器的方式实现金属平面的三维空间信息获取。测量前使用激光跟踪仪对测量架所处位置进行标定，建立激光跟踪仪坐标系与测量架坐标系的空间转换关系。测量进行时，实时采集测量信号，使用基于最小二乘法的金属平面拟合方法对测量信号进行处理，最终拟合出被测金属平面，获取复杂位置金属平面的空间三维信息。测量架的设计可根据实际测量情况修改，适用性强，实现快速三维信息获取，获取效率高。

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种结合电涡流位移传感器和激光跟踪仪的金属平面空间三维信息获取方法。

背景技术

金属平面空间三维信息的获取方法在检测领域中有着十分重要的地位，在很多情况下，获取空间中金属平面的三维信息是测量的第一步，在此基础上才能对金属平面上的特征信息进行进一步的测量。随着现代工业的不断发展，工业机械的复杂性越来越高，这使得对于空间金属平面三维信息的获取的困难性也越来越大，在速度和准确度上都提出了更加苛刻的要求。空间金属平面的位置越来越复杂，针对这种处于复杂位置上的金属平面，其位置的复杂性将会对金属平面空间三维信息获取带来很大的影响，因此现在的对于金属平面的空间三维信息获取方法也正在向快速化、非接触化进行发展。复杂位置的金属平面获取难度大，对于获取速度又有着很高的要求，只利用激光跟踪仪进行金属平面空间三维信息获取的方法必然使得获取过程效率低，不能满足现今对测量的需求。特别在快速金属平面三维信息获取技术中，要求可以对金属平面三维信息进行在线获取，进而可以对金属平面的形变进行分析监控。在目前情况下，如何合理设计一种金属平面三维信息获取方法来实现复杂位置上金属平面空间三维信息的在线快速获取过程成为目前的主要问题和主要研究方向。

王巍等人2016年在制造业自动化期刊第38卷第5期发表的《基于关键测量特征的飞机装配工装在线检测》中使用激光跟踪仪对工装上的特征进行测量，对于工装上众多复杂位置金属平面的空间三维信息的获取是通过激光跟踪仪的传统方式，手持靶球人工测量空间金属平面上的三维信息，与数模对比进行检测。这种方法可以实现空间金属平面三维信息的获取，但是利用人工接触式的测量方法使金属平面获取效率过低，且无法实现在线获取的过程，尤其是当金属平面遮挡情况出现时无法进行测量。尹英杰等人2013年在电子测量与仪器学报期刊第27卷第4期发表的《基于单目视觉的金属平面测量》中通过视觉测量方法测量金属平面上的物体位置，这种方法可以实现对金属平面三维信息的非接触式获取，但是需要在金属平面上放置金属平面靶标等标定件，此种方法对于处于复杂位置的金属平面并不适用。

发明内容

本发明要解决的技术难题是获取处于复杂位置上的金属平面的三维空间信息，发明了一种激光跟踪仪结合电涡流位移传感器的获取方法，用来获取金属平面的空间三维信息。利用设计的电涡流位移传感器测量架，将电涡流位移传感器阵列固定于测量架上，测量时将测量架固定于测量位置，测量位置通过激光跟踪仪进行标定，同时建立激光跟踪仪坐标系与测量架坐标系的空间转换关系。测量时，实时读取电涡流位移传感器测量值，使用基于最小二乘法的金属平面拟合方法，通过电涡流位移传感器阵列的测量值对被测金属平面进行拟合，最终获取被测金属平面空间三维信息。通过实时读取测量值进行数据处理，保证了获取的高效率性。

本发明采用的技术方案是一种复杂位置金属平面的空间三维信息获取方法，其特征是，该方法采用电涡流位移传感器阵列测量架，将电涡流位移传感器探头阵列固定于测量架上，结合激光跟踪仪和电涡流位移传感器的方式实现金属平面的三维空间信息获取。测量前的标定，使用激光跟踪仪对测量架所处位置进行标定，标定后测量架固定不动，与此同时建立激光跟踪仪坐标系与测量架坐标系的空间转换关系。测量进行时，实时采集测量信号，使用基于最小二乘法的金属平面拟合方法对测量信号进行处理，最终拟合出被测金属平面，获取复杂位置金属平面的空间三维信息。该方法的具体步骤如下：

第一步、测量架位置标定及坐标转换