[发明专利]一种高温物体高精度定位方法

说明书

本发明提供一种高温物体高精度定位方法，所述方法包括以下步骤：粗定位，精测量，校准与数据融合，该高温物体高精度定位方法设计合理，提供了一种全新的检测、校准方式，提供了抗高温气流扰动设备，突破了测量数据间稳定与精度相互矛盾的传统数据处理方式，最终实现了高温目标物体高精度的定位。

技术领域

本发明属于高温物体定位技术领域，特别涉及一种高温物体高精度定位方法。

背景技术

随着我国工业自动化技术的突飞猛进，各种测量、定位技术在工业现场获得广泛应用，尤其在冶金、化工等行业，高温物体的位置检测技术也获得长足进展，现有高温物体定位技术基本上可归类到以下三种：①激光测距定位，其优点是非接触、易安装部署和测量范围广，一般可达50米，其缺点是光学器件非常脆弱，不能进行近距离测量，无法发挥激光测距的高精度，并且光学材料一般对温度非常敏感，温度漂移导致的测量误差很大；②图像处理定位，其优点是非接触、易安装部署和受温度影响很小，其缺点是受限于CCD传感器成像单元尺寸限制和镜头成像原理限制，精度达到50微米级别后很难提升，并且高温物体热扰动严重，无法获取真实的位置图像，这是因为随着空气中温度场的不均匀分布，空气密度发生改变，从而将成像路径上的空气从均匀光学介质变成混沌的光学介质，最终成像呈现各向不均的折射异常；③接触式定位，其优点是定位精度高，其缺点是高温物体接触导热严重，检测设备易损坏，基本无法使用，综上所述，现在业内尚无完善的近距离10微米级别高温物体位置检测方案，仅能在个别场景中通过加强散热或降低精度使用，为此，本发明提出一种高温物体高精度定位方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种高温物体高精度定位方法，该高温物体高精度定位方法设计合理，提供了一种全新的检测、校准方式，提供了抗高温气流扰动设备，突破了测量数据间稳定与精度相互矛盾的传统数据处理方式，最终实现了高温目标物体高精度的定位。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种高温物体高精度定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：粗定位；在物体的定位作业中，测量的量程和精度是一对矛盾体，一般的，测量精度与测量量程成线性关系，量程越大，精度越低，量程越小，精度越高，因此，为兼顾大量程与高精度，将传统测量流程一分为二，先进行大量程低精度的定位，保证定位精度满足高精度测量许可范围即可，然后进行高精度测量，低精度测量设备量程较大，覆盖被测物体所有可能被测初始位置，检测到被测物体后移动被测物体到高精度测量设备有效测量范围，此处被测物体的移动为相对位移，可以是被测物体移动，也可以是测量设备整体移动；

步骤二：精测量；目前业内对图像的简单热扰动补偿进行了大量的研究，总结出以下经验规律：

①：轴向分布的扰动误差与视场角成线性关系，也就是说，相机轴线与观察物体轴线越接近，扰动分布越均匀；

②：径向分布的扰动误差与空气折射率正相关，且径向扰动误差比轴向扰动误差大一个数量级以上，也就是说，物体温度越高，气体流动越距离，扰动就越剧烈，同时，成像的扰动误差主要是径向分布的扰动误差；

因此，要想尽量降低扰动带来的误差，我们在设备设计安装时，尽量做到以下两条：

A：相机尽量与测量物体定位点在同一轴线，即定位点在相机图像尽量居中；

B：降低测量物体周围空气温度或者让观察物体周围高温气流恒温或流动受限；