[发明专利]一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法

权利要求书

1.一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤1：设置两侧轨道的起始位置，安装激光跟踪仪、关节臂测量仪以及靶标，两个关节臂测量仪分别安装在两个轨道的滑块上；

步骤2：在一侧轨道滑块上放置激光跟踪仪的靶球，滑块运动，激光跟踪仪采集每次滑块停止后靶球坐标并拟合轨道直线的方向向量；

步骤3：在起始位置处，关节臂测量仪与激光跟踪仪分别测量靶标上的激光跟踪仪靶球坐标，计算在起始位置处关节臂测量仪坐标系与激光跟踪仪坐标系的变换关系；

步骤4：在另一侧轨道重复步骤2、步骤3；

步骤5：以激光跟踪仪坐标系作为全局坐标系，实现两侧轨道任意位置的关节臂测量仪坐标系到全局坐标系的统一；

所述实现两侧轨道任意位置的关节臂测量仪坐标系到全局坐标系的统一方法如下：通过计算分别得到的两侧轨道起始位置处关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系变换矩阵T₁、T₂，两侧轨道在激光跟踪仪坐标系下的运动直线的方向向量(m₁,n₁,p₁)、(m₂,n₂,p₂)，就能够实现两侧轨道任意位置的关节臂测量仪坐标系到全局坐标系的统一；

一侧轨道上与起始位置距离为d的工位到全局坐标系的变换矩阵T_1i可以直接计算得到，表示如下：

0^T＝[0 0 0]

其中T₁是一侧轨道的起始位置的关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵,矩阵R₁是T₁的旋转分量组成的3*3旋转矩阵,x₀表示矩阵T₁的在关节臂测量仪坐标系X方向的平移分量，y₀表示矩阵T₁的在关节臂测量仪坐标系Y方向的平移分量，z₀表示矩阵T₁的在关节臂测量仪坐标系Z方向的平移分量，T_1i是一侧轨道的任意工位的关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵，i是工位索引，i∈[1,…,n]，n是自然数，矩阵t_1i是T_1i的平移分量组成的3*1平移矩阵，一侧轨道直线方向向量(m₁,n₁,p₁)，d是一侧轨道的任意工位与一侧轨道起始位置的距离。

2.根据权利要求1所述的一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,所述靶标为带有靶座的支架放置于两侧轨道起始位置之间，其上可放置不少于3个且不在同一直线上的激光跟踪仪的磁性靶座，靶座用于放置靶球。

3.根据权利要求1所述的一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,所述轨道直线的方向向量是由激光跟踪仪采集放置在关节臂测量仪滑块上的靶球坐标，并根据滑块运动过程中采集的所有靶球坐标拟合轨道直线的方向向量。

4.根据权利要求1所述的一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,在步骤3中，关节臂测量仪测量靶标的每个靶球的表面点坐标，分别拟合球心，获得靶标的靶球球心在关节臂坐标系下的坐标集合P；所述激光跟踪仪测量靶标的每个靶球的球心坐标，获得靶标的球心在激光跟踪仪坐标系下的坐标集合Q。

5.根据权利要求4所述的一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,计算坐标集合P与坐标集合Q的变换关系公式如下：

Q＝T_j*P

其中T_j是某一侧轨道的起始位置的关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵,j＝1、2。

6.根据权利要求1所述的一种多工位关节臂式测量平台的全局标定方法，其特征在于,另一侧轨道上与起始位置距离为d的工位到全局坐标系的变换矩阵T_2i可以直接计算得到，表示如下：

0^T＝[0 0 0]

其中T₂是另一侧轨道的起始位置的关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵,矩阵R₂是T₂的旋转分量组成的3*3旋转矩阵,x₁表示矩阵T₂的在关节臂测量仪坐标系X方向的平移分量，y₁表示矩阵T₂的在关节臂测量仪坐标系Y方向的平移分量，z₁表示矩阵T₂的在关节臂测量仪坐标系Z方向的平移分量，T_2i是另一侧轨道的任意工位的关节臂测量仪坐标系到激光跟踪仪坐标系的变换矩阵，i是工位索引，i∈[1,…,n]，n是自然数，矩阵t_2i是T_2i的平移分量组成的3*1平移矩阵，另一侧轨道直线方向向量(m₂,n₂,p₂)，d是另一侧轨道的任意工位与另一侧轨道起始位置的距离。