[发明专利]一种二维激光位移传感器标定装置

说明书

本发明涉及一种龙门架激光2D传感器全局标定装置，对于大尺寸的物体断面非接触测量需要通过多个2D激光传感器数据融合进行廓形的测量。它包括了旋转支臂部分和底部横梁调整部分，旋转支臂部分包含了高精度阶梯块模型、旋转臂、伺服电机、高精度角度编码器、支撑臂、支臂安装底座；底部横梁调整部分包括横梁、横梁定位脚、垂直和水平位置360°面激光、面激光固定底座、支臂固定底座、横梁绝缘底座、横梁固定夹具。根据装置设计要求可以快速组装设备并达到相应的精度要求。本发明装置能够实现龙门架激光2D传感器的快速高精度的全局标定。

技术领域

本发明涉及超大尺寸物体的非接触式廓形测量领域，实现便携式大型龙门架上多个激光2D传感器基于基准坐标系的全局标定，具体涉及一种多个大量程激光2D传感器全局标定的标定装置及全局标定方法，该标定装置基于空间坐标变换原理，通过对多个激光2D传感器的共面调整及标定装置的结构参数校准实现多个大量程激光2D传感器的全局坐标系标定。

背景技术

随着非接触式检测方法快速发展，目前可以采用激光2D传感器实现物体全断面廓形的检测，对于小型的零部件能够通过单个或者两个激光2D传感器就能实现物体断面廓形测量，对于大尺寸的物体外形测量需要通过多个大量程激光2D传感器进行廓形的测量。针对地铁车辆廓形测量时，通过龙门架上安装的大量程激光2D传感器实现非接触式测量。采用量程800～1400mm，视角35°～45°范围的激光2D传感器时，需要19个大量程激光2D传感器才能实现整个车体断面廓形测量。如图1所示，图中：1是龙门架框架，2是激光2D传感器，3是测量模型断面示意图。

针对于大型龙门架上多个大量程激光2D传感器全局坐标系标定，目前没有快速、高精度的标定设备和标定方法。为了实现大尺寸物体断面尺寸高精度测量，需要实现多个激光2D传感器基于基准坐标系的全局标定，对于标定设备本身也需要进行高精度的校准，同时需要对多个激光2D传感器进行共面调整，防止不同传感器之间激光的干涉影响并保证测量结果是同一个截面廓形。

发明内容

本发明所要解决的问题：为了实现大尺寸物体断面尺寸高精度测量，需要实现大型龙门架上面多个大量程激光2D传感器基于基准坐标系的全局标定，提出了一种基于空间坐标变换算法的标定装置及全局标定方法，并完成该标定装置的结构参数校准及多个激光2D传感器的共面调整。通过该方案，可以实现龙门架测量系统基准坐标系的高精度全局标定。

为了解决上述的技术问题，本发明采用了以下的技术方案：

一种应用于便携式龙门架上多个大量程激光2D传感器的全局标定装置，其特征在于：它包括了旋转支臂部分和底部横梁固定调整部分。旋转支臂部分包含了高精度标准阶梯块、旋转转臂、伺服电机、高精度角度编码器、支撑臂、支臂安装底座；底部横梁固定调整部分包括横梁、横梁定位脚、垂直360°面激光、水平位置360°面激光、面激光固定底座、支臂固定底座、横梁绝缘底座、横梁固定夹具。支臂固定底座和安装底座设计时，有较高的平面度和垂直度要求。标定装置安装时，根据上下模块之间的关系可以快速组装设备并达到相应的精度要求，各部件具体连接关系为：横梁绝缘底座安装在横梁端部；面激光固定底座安装在横梁左侧中部上方位置；支臂固定底座安装在横梁中部上方位置；支臂安装底座和支臂固定底座通过支臂压紧块1和支臂压紧块2在垂直方向固定；垂直支臂一端通过螺栓固定在支臂安装底座，另外一端通过伺服电机与旋转转臂端部连接，垂直支臂和横梁为垂直安装关系；标定块安装在旋转转臂端部位置；旋转转臂可在360°旋转圆平面内按顺时针或逆时针转动任意角度。

通过标定装置上安装的垂直360°面激光器，采用共面调整方法实现龙门架上多个激光2D传感器共面。所述共面调整方法为：步骤一，在单个激光2D传感器有效量程前后位置间隔一定距离分别放置两张白纸，通过观察激光2D传感器投射在白纸上的激光光条和标定装置上安装的垂直360°面激光器投射在白纸上的激光光条，调整激光2D传感器使两种激光光条在白纸上完全重合；步骤二，通过对每个激光2D传感器采用该共面调整方法，实现所有激光2D传感器共面。