[发明专利]一种测量标定三坐标数控定位器球窝位置坐标的方法

权利要求书

1.一种测量标定三坐标数控定位器球窝位置坐标的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：制造一种测量辅助工具，所述测量辅助工具包括球头(1)、支撑座(2)和至少五个反射镜安装座(3)，所述支撑座(2)和球头(1)通过连接杆(101)连接，将所有反射镜安装座(3)均安装在支撑座(2)上，使得所有的反射镜安装座(3)不共面；

步骤S2：将测量辅助工具安装在空间内任一位置，使得球头(1)不与三坐标数控定位器的球窝接触配合，在每个反射镜安装座(3)上分别安装一个反射镜；

步骤S3：远离测量辅助工具和三坐标数控定位器球窝的位置架设激光跟踪仪，并连接测量软件；

步骤S4：使用激光跟踪仪以测量地面的建站基准点建立坐标系；

步骤S5：使用激光跟踪仪依次测量每个反射镜在坐标系下的坐标，分别记录为P₁、P₂…P_n；

步骤S6：将测量辅助工具安装在三坐标数控定位器上，使得测量辅助工具的球头(1)和三坐标数控定位器的球窝紧密接触配合，在每个反射镜安装座(3)上分别安装一个反射镜；

步骤S7：使用激光跟踪仪依次测量每个反射镜在坐标系下的坐标，分别记录为P₁’、P₂’…P_n’；

步骤S8：计算此时球头(1)的球心坐标P₀’，以球心坐标P₀’作为三坐标数控定位器球窝的球心坐标；所述步骤S8中计算球头(1)的球心坐标P₀’的方法包括以下步骤：

步骤S801：将点组P₁、P₂…P_n和点组P₁’、P₂’…P_n’均记录为3×1矩阵，分别计算点组P₁、P₂…P_n的质心矩阵P和点组P₁’、P₂’…P_n’的质心矩阵P’；

步骤S802：计算质心矩阵P的偏差矩阵Qi和质心矩阵P’的偏差矩阵Qi’，Qi＝Pi-P，Qi’＝Pi’-P’，其中i＝1,2,…,n；n为反射镜安装座(3)的个数；

步骤S803：计算协方差矩阵其中H为3×3的矩阵；

步骤S804：对矩阵H进行奇异值分解，使得H＝UΛV^T，其中U＝[u₁,u₂,u₃]，V＝[v₁,v₂,v₃]，u₁、u₂、u₃、v₁、v₂、v₃均为3×1的矩阵，Λ为3×3的对角矩阵；

步骤S805：计算X＝VU^T，并计算X的行列式值det(X)；

步骤S806：对det(X)的值进行判断，并计算旋转矩阵R，若det(X)＝1，则R＝X；若det(X)＝-1，则R＝V’U^T，其中V’＝[v₁,v₂,-v₃]；

步骤S807：计算平移向量T＝P’-RP；

步骤S808：计算测量辅助工具球头球心坐标P₀’＝RP₀+T。

2.根据权利要求1所述的一种测量标定三坐标数控定位器球窝位置坐标的方法，其特征在于：所述步骤S801中计算质心矩阵P和P’的方法为：n为反射镜安装座(3)的个数。

3.根据权利要求1所述的一种测量标定三坐标数控定位器球窝位置坐标的方法，其特征在于：所述球头(1)和要测量的三坐标数控定位器的球窝的直径相同。

4.根据权利要求1所述的一种测量标定三坐标数控定位器球窝位置坐标的方法，其特征在于：所述步骤S3中的测量软件为SpatialAnalyzer测量软件。