[发明专利]一种基于激光位移传感器的测量系统中心标定方法

说明书

一种基于激光位移传感器的测量系统中心标定方法，涉及光学精密检测领域。搭建四坐标激光测量系统平台，将激光位移传感器与现有四坐标测量系统相结合，成为四坐标激光测量系统，该四坐标激光测量系统包括直线轴X轴、Y轴、Z轴以及回转轴C轴，激光位移传感器安装在X轴末端；分析激光位移传感器误差校对的因素；求解入射倾角和入射转角两个角与入射摆角关系；激光位移传感器测量误差校对实验；标准棒圆心测量；四坐标激光测量系统的中心坐标及误差补偿分析。

技术领域

本发明涉及光学精密检测领域，尤其是涉及一种基于激光位移传感器的测量系统中心标定方法。

背景技术

激光三角测距法作为一种比较成熟的非接触式测量位移方法，具有测量精度高、抗干扰能力强、结构简单和使用灵活等优点，被广泛应用于实际工业生产现场。随着该测量方法与现有高精度测量系统的融合，使激光三角测距传感器实现工件的高精度测量成为可能。由激光三角测距的原理可知，激光三角法测量的误差因素主要有：1)成像系统误差，主要受横向放大倍率和物镜畸变的影响；2)数据处理误差和系统安装误差；3)温度、湿度等环境因素误差；4)测量位姿引起的误差；主要包括被测表面颜色、粗糙度、入射倾角、入射转角、入射摆角等误差因素引起的位移值偏离误差。其中对于现有激光位移传感器而言，其数据的处理误差、系统安装误差、物镜畸变率、温度及湿度等环境因素均得到较高的控制。因此，影响激光三角测距精度的主要误差因素为测量位姿引入的误差。

参考文献1～3中的激光位移传感器标定方法，这些研究在对激光束的标定过程中，并未考虑入射倾角、入射转角、入射摆角等对测量精度的影响，这影响了激光测量系统的中心标定精度和后续的检测精度。

参考文献：

[1]Hang,G.X.,Na,Y.L.,Guo,J.B.,A new optical noncontact probe withfour incidence light sand a receptor,Nanotechnology and Precision Engineering4(1),54-57(2006).

[2]Zhou,H.C.,Zeng,L.Z.,Chen,J.H.,Calibration of light beam'sdirection of point light source probe,Chinese Journal of Scientific Instrμment25(3),388-391(2004).

[3]Lu,K.Q.,Wang,W.,Chen,Z.C.,Calibration of laser beam-direction forpoint laser sensors,Optics and Precision Engineering18(4),880-886(2010).

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光位移传感器的测量系统中心标定方法。

本发明包括以下步骤：

1)搭建四坐标激光测量系统平台，将激光位移传感器与现有四坐标测量系统相结合，成为四坐标激光测量系统，该四坐标激光测量系统包括直线轴X轴、Y轴、Z轴以及回转轴C轴，激光位移传感器安装在X轴末端；

2)分析激光位移传感器误差校对的因素；

在步骤2)中，所述分析激光位移传感器误差校对的因素的具体方法可为：根据激光三角法的测距原理，对激光位移传感器进行入射倾角、入射转角以及入射摆角三个测量位姿参数的误差因素进行分析。

3)求解入射倾角和入射转角两个角与入射摆角关系；

在步骤3)中，所述求解入射倾角和入射转角两个角与入射摆角关系的具体方法可为：通过几何模型和角度公式，可将入射摆角转换成一定关系的入射转角和入射倾角，即可通过建立入射倾角与转角误差模型，得到入射摆角误差模型。