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首页激光多边法坐标测量系统:直角三棱锥布局提升自标定精度
激光多边法坐标测量系统:直角三棱锥布局提升自标定精度
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更新于2024-08-29
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本文主要探讨了基于激光多边法的坐标测量系统的设计与优化问题,这种系统具有无目标点自标定的功能,这在实际测量中具有显著的优势,因为它能够减少对外部辅助设备的依赖。然而,自标定精度作为影响测量系统性能的关键因素,其可靠性直接决定了整个系统的测量精度。文章的核心内容聚焦于系统布局对自标定精度的影响。 研究者首先深入剖析了无目标点自标定模型的误差传递规律,这是理解系统性能的关键环节。通过理论分析,他们发现系统的布局方式对自标定的精度有着显著影响。经过细致的优化过程,他们得出结论,直角三棱锥布局是最优的选择。直角三棱锥的几何特性有助于降低误差传播,提高自标定的稳定性和精度。 直角三棱锥布局的特点在于它将测量头或传感器均匀分布在一个稳定的基座上,这种结构减少了测量过程中因位移和变形带来的影响,从而使得标定过程更为准确。通过计算机仿真验证,结果显示采用直角三棱锥布局后,自标定精度得到了显著提升,进而带动了整个坐标测量系统的精度提升。 这项工作对于提高基于激光多边法的坐标测量系统的实用性和可靠性具有重要的理论价值和实践意义。它不仅提供了一种新的布局策略,还为其他类似系统的优化设计提供了参考。通过优化系统布局,可以有效减少测量误差,确保在实际应用中获得更精确的数据,这对于精密制造、工业检测等领域具有重大的推动作用。未来的研究可以进一步探索更多元化的布局方案,以适应不同应用场景的需求。
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第
41
卷
第
1
期
中
国
激
光
Vol.41
,
No.1
2014
年
1
月
犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犔犃犛犈犚犛
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2014
基于激光多边法的坐标测量系统布局优化
胡进忠
余晓芬
彭
鹏
黄开辉
(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥
230009
)
摘要
基于激光多边法的坐标测量系统可实现无目标点自标定,其测量精度受到自标定精度的影响。而系统的布局方式
是自标定精度主要影响因素之一。通过对无目标点自标定模型误差传递规律的理论分析,对系统的布局方式进行优化,
优化结果为直角三棱锥布局。仿真结果表明,直角三棱锥布局提高了自标定精度,从而保证了系统的测量精度。
关键词
测量;坐标测量;直角三棱锥布局;自标定;优化
中图分类号
TH721
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
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120.3930
;
120.5700
;
280.3400
收稿日期:
20130723
;收到修改稿日期:
20130829
基金项目:国家自然科学基金(
51275149
)
作者简介:胡进忠(
1986-
),男,博士研究生,主要从事大尺寸测量和算法分析方面的研究。
Email
:
hu
j
inzhon
g
402
@
126.com
导师简介:余晓芬(
1954-
),女,教授,博士生导师,主要从事大尺寸测量和现代检测技术方面的研究。
Email
:
y
uxiaofen99
@
126.com
1
引
言
目前工业 领域特 别是船 舶、航 空航天 和核工 业
等大型装备制造业对 大 尺寸 测 量的 需 求日 益 强劲,
而应用于大尺寸测量的方法大约有
10
种,它们各有
优缺点
[
1-6
]
。在此 背 景 下,提 出 了 基 于 激 光 多 边 法
的坐标测量系统,该系 统 利用 无 线传 感 网络 定 位的
无方向特性引导激光 进行 精 确定 位,且在 精 确定 位
中仅采用距离信息,因而可具有很高的精度
[
7
]
。
系统在实际应用时包含自标定和实际测量两个
阶段,因此系统的自标定精度直接影响系统的测量精
度。而系统的布局方式对其自标定精度有很大的影
响。从所查阅的参考文献来看
[
8-10
]
,国内外对基于多
边法的坐标测量系统布局方式的研究并不多
。参考
文献
[
8
]给出了系统布局限制条件,但若仅仅遵从这
些限制条件,对提高系统的自标定精度还远远不够;
参考文献[
9
]从系统自标定数学模型的雅克比矩阵出
发,同样只是分析了系统的布局限制条件,而且这种
系统为二维坐标测量系统;参考文献[
10
]以被测点的
位置几何精度 衰 减 因 子(
PDOP
)最 小 为 目 标 进 行 优
化,得到了四路激光跟踪三维坐标测量系统的最佳布
局方案,但由于四路激光跟踪三维坐标测量系统中采
用的是相对距离信息,而基于激光多边法的坐标测量
系统采用的为绝对距离信息,因此二者测量数学模型
并不相同,因此参考文献[
10
]中的方法并不适合基于
激光多边法的坐标测量系统布局优化。
本文简要介绍了基于激光多边法的坐标测量系
01080061
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weixin_38644780
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