[发明专利]一种智能制造传感器数据空间校准方法及装置

权利要求书

1.一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，传感器进行空间数据采集；

步骤2，将采集点的空间数据进行坐标转换；

步骤3，去除空间数据的数据噪声；

步骤4，将去除采集误差后的数据进行向量偏差校准；

步骤5，将空间数据进行空间校准。

2.根据权利要求1所述的一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，在步骤1中，所述传感器包括光栅尺位移传感器、陀螺仪传感器、角度传感器、角速度传感器、GPS传感器、位置传感器、超声波测距离传感器、旋转扭矩传感器、感应同步器、加速度传感器,传感器采集的空间数据包括传感器采集的位置坐标、直线位移和角位移、速度。

3.根据权利要求1所述的一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，在步骤2中，将采集点的空间数据进行坐标转换的方法为，

采集点即传感器的空间位置，将传感器采集的空间数据，即位置坐标、直线位移坐标和角位移坐标，建立新坐标系原点相对于旧坐标系坐标为(a,b,c)，有一点p在新、旧坐标系中坐标分别为(x,y,z)和(x',y',z')，可以得出：

旋转变换不改变原点位置而只改变坐标轴的方向，X轴和Y轴绕Z轴旋转θ角得到OX'和OY'，即OXYZ经逆时针旋转变为OX'Y'Z'，采集点p的位置在旧新坐标系中坐标分别为(x,y,z)和(x',y',z')，可以得出：

若是单独绕X轴和Y轴旋转，分别得到以下空间转换公式：

根据以下直角坐标系和极坐标系之间的转换关系，设直角坐标系中任意一个点P的位置坐标为(x,y,z)，在极坐标系中对应位置坐标为(r,φ,θ)，则直角坐标系和极坐标系之间的相互转换关系为：

(x_a,y_a)和(x_b,y_b)表示在全局坐标系上的采集值，(x_sa,y_sa)和(x_sb,y_sb)表示传感器在全局坐标系中的位置。

4.根据权利要求1所述的一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，在步骤2中，去除空间数据的数据噪声的方法为，

假定传感器采集噪声向量为：

和分别表示传感器a和b采集的空间数据的斜距和方位角的采集噪声，v服从高斯分布，即：

传感器采集的空间数据的基本方程为：

考虑采集的空间数据的采集噪声，则间数据的斜距和方位角的采集噪声为以下方程组：

其中r_a',θ_a'和r_b',θ_b'表示传感器采集的空间数据的值，Δr_a,Δθ_a和Δr_b,Δθ_b表示传感器的采集误差。

5.根据权利要求1所述的一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，在步骤4中，将去除采集误差后的数据进行向量偏差校准的方法为，根据一阶泰勒级数展开，得到Δr_a,Δθ_a,Δr_b,Δθ_b泰勒级数展开式为，

根据传感器数据采集的不同时刻，也就是说当采集的时间为k＝1,2,…N时，得到以下的向量偏差校准公式为：

6.根据权利要求1所述的一种智能制造传感器数据空间校准方法，其特征在于，在步骤5中，将空间数据进行空间校准的方法为，线性化N个传感器采集的噪声向量v和偏差向量x，得到N次采集后的线性方程为校准式为：

z＝A(x+v)＝Ax+A v，

其中：

将校准式简化为

则基于极大似然方法的传感器偏差向量x的估计为：

7.一种智能制造传感器数据空间校准装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

空间数据采集单元，用于传感器进行空间数据采集；

空间坐标转换单元，用于将采集点的空间数据进行坐标转换；

数据噪声去除单元，用于去除空间数据的数据噪声；

向量偏差校准单元，用于将去除采集误差后的数据进行向量偏差校准；

空间数据校准单元，用于将空间数据进行空间校准。