[发明专利]丝线定位仪、绝对定位系统、绝对定位方法和标定方法

权利要求书

1.一种丝线定位仪，其特征在于：包括球形壳体(11)、电极板组和基座(13)，球形壳体(11)的轴线上开设丝线通道(14)，以便丝线穿过；

所述电极板组由四块独立且大小相等的长条形电极板(121、122、123、124)组成，四块电极板(121、122、123、124)沿丝线通道方向安装在丝线通道内，四块电极板两两平行且镜像对称的布置于球形壳体(11)轴线的上下左右，上下两块电极板的对称面与左右两块电极板的对称面垂直，并且两个对称面的交线与球形壳体(11)轴线重合，使用时，丝线穿过四块电极板笼罩的区域；

所述球形壳体(11)活动安装于所述基座(13)上，球形壳体(11)在基座(13)上可以沿开设丝线通道的轴线转动；

所述球形壳体(11)的外表面开设有十二个V型槽作为调整基准，每个V型槽的两个基准面相互垂直；

四块电极板(121、122、123、124)中，每块电极板的两端各开设有一个V型槽，并且，V型槽的延伸方向与相应电极板的长度方向垂直，V型槽的其中一个基准面与相应电极板平行，四块电极板(121、122、123、124)同一端的V型槽沿球形壳体(11)的轴线对称设置，两端的V型槽镜像对称设置；

另外四个V型槽的延伸方向与球形壳体(11)的轴线平行，四个V型槽沿球形壳体(11)的轴线对称而均匀的设置于球形壳体(11)的最外缘，并且，V型槽设置于两块相邻的电极板之间，V型槽的两个基准面分别与两块相邻的电极板平行。

2.根据权利要求1所述的丝线定位仪，其特征在于：所述球形壳体(11)上，在丝线通道(14)的两个开口处，分别设计有高精度摄影测量反射镜片(151、152、153、154)。

3.一种丝线绝对定位系统，其特征在于：包括三坐标测量机和权利要求1或2所述的丝线定位仪；丝线定位仪(1)固定安装在三坐标测量机的六自由度平台(21)上，在三坐标测量机的载物台(22)上，位于丝线定位仪(1)两侧分别竖立安装有丝线支撑机构(23、24)；使用时，丝线(3)经由丝线支撑机构(23、24)穿过丝线定位仪(1)。

4.一种丝线绝对定位方法，其特征在于：包括采用权利要求1或2所述的丝线定位仪，按照以下方法对金属丝线进行定位测量，

调整丝线定位仪的位置，使金属丝线穿过丝线定位仪时，与电极板平行；

在金属丝线上加载射频信号，测量四块电极板(121、122、123、124)上的电流，以球形壳体(11)的轴线为中心，定义左右两块电极板方向为X轴，上下两块电极板方向为Y轴，根据公式一和公式二，获得金属丝线相对于所述球形壳体(11)轴线的位置；

公式一：

公式二：

其中，D_X为丝线水平方向偏离中心的归一化距离、D_Y为竖直方向偏离中心的归一化距离，I_b和I_d分别为X轴向上两块电极板测量的电流，I_a和I_c分别为Y轴向上两块电极板测量的电流，x为金属丝线横向上偏离球形壳体(11)的轴线的距离、y为金属丝线竖向上偏离球形壳体(11)的轴线的距离、b为电极板与球形壳体(11)的轴线的距离、Φ为电极板相对于球形壳体(11)的轴线的张角；

采用空间坐标测量设备测量球形壳体(11)的绝对位置，根据球形壳体(11)的绝对位置，和金属丝线相对于所述球形壳体(11)轴线的位置，计算金属丝线的绝对位置，实现金属丝线的绝对定位。

5.根据权利要求4所述的绝对定位方法，其特征在于：所述空间坐标测量设备为三坐标测量机、跟踪仪或高精度摄影测量定位仪。

6.一种丝线定位仪的误差标定方法，其特征在于：采用权利要求1或2所述的丝线定位仪，按照以下方法对丝线定位仪进行误差标定，

1)调整定位仪姿态，使电极与金属丝线平行，上下电极与载物台平行，定位仪读数x1、y1；

2)金属丝位置不变，将定位仪旋转180度，定位仪读数x2、y2；

x1＝r_x+Δx，y1＝r_y+Δy，在旋转180度后，x2＝r_x-Δx，y2＝r_y-Δy；两次读数相减可得到Δx＝(x1-x2)/2，Δy＝(y1-y2)/2；

其中，r_x为丝线与球形壳体轴线水平方向的距离，r_y为丝线与球形壳体轴线竖直方向的距离，x1、y1和x2、y2是丝线定位仪两次测量的丝线相对于电极板对称中心线的二维坐标，Δx为电极板对称中心线与球形壳体轴线的横向偏差，Δy为电极板对称中心线与球形壳体轴线的竖向偏差。