[发明专利]基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统及其方法，基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统包括多个激光振镜系统和总控装置，所述激光振镜系统包括激光振镜扫描装置和光敏传感装置；所述激光振镜扫描装置包括激光发射器、二维振镜扫描头、准直扩束装置和聚焦装置；所述光敏传感装置包括光敏传感器和光学分光聚焦装置；所述总控装置包括控制板和电脑主机，所述控制板用于协同控制多个激光振镜扫描装置与多个光敏传感装置；所述光敏传感器响应由激光发射器发射后反射回的激光束信号。本发明具有能高效、便捷地完成大范围空间曲线的激光定位投影任务的优点。

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，特别是一种基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统及其方法。

背景技术

激光振镜三维（3D）曲线定位投影技术能够凭借激光良好的准直性和方向性，通过振镜的高速偏转控制激光束快速经过空间中一系列的指定点位置，再利用人眼视觉暂留效应形成完整画面。该投影技术可以把CAD（computer aided design）数模中设计好的3D曲线信息，按照按1：1的比例精确投影到空间中的相应位置上，从而将产品的数字化设计信息直接的显示在真实的产品制造现场，是数字化制造、检测领域内的一项重要技术。由于单台激光振镜投影设备的范围有限，当待投影目标是大尺寸的空间曲线时则需要多台振镜设备联合投影，特别是该技术在大型装备制造领域的应用中，例如宽体大飞机的机翼复材铺层定位、机身筒段装配定位，多台振镜投影设备协同工作是常态化的应用需求。

由于激光振镜自身并不具备获取外界空间位置信息的能力，导致激光振镜在与待投影目标物体进行空间位置对齐过程中通常需要借助第三方测量系统（例如激光跟踪仪、视觉测量系统）。借助第三方测量系统的测量功能，将激光振镜与目标物体统一到测量系统坐标系下，从而间接实现激光振镜与目标物体的位置对齐。然而这种间接对齐方式不仅会大幅度降低振镜的使用效率，而且由于第三方测量系统测量范围的限制，不利于实现多个激光振镜与目标物体间的联合定位。为了更加便捷的利用激光振镜实现目标空间曲线的激光定位投影，亟需研发一种新的基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统及其方法，使其在不借助第三方测量系统的情况下能直接实现多个激光振镜与目标物体间的联合定位，投影出整个目标曲线。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统及其方法。它具有能高效、便捷地完成大范围空间曲线的激光定位投影任务的优点。

本发明的技术方案：本发明的一种基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影系统，包括多个激光振镜系统和总控装置，所述激光振镜系统包括激光振镜扫描装置和光敏传感装置；所述激光振镜扫描装置包括激光发射器、二维振镜扫描头、准直扩束装置和聚焦装置；所述光敏传感装置包括光敏传感器和光学分光聚焦装置；所述总控装置包括控制板和电脑主机，所述控制板用于协同控制多个激光振镜扫描装置与多个光敏传感装置；所述光敏传感器响应由激光发射器发射后反射回的激光束信号。

与现有技术相比，本发明投影系统的有益效果体现在：本发明在传统激光振镜系统中增设光敏传感装置，使得激光振镜系统只需要通过扫描待投影物体表面的反光定位点就可以实现与目标物体间的位置对齐，从而可以方便、高效的完成多个激光振镜系统与目标对象间联合定位，方便对大尺寸目标曲线进行投影区域划分与投影控制点规划，从而同时控制多个激光振镜系统完成对整个目标曲线的定位投影，适合大范围空间曲线的激光定位投影作业。

本发明的一种基于多个激光振镜的空间曲线联合定位投影方法，包括以下步骤：

步骤一、对参与目标曲线投影的多个激光振镜系统进行标定，并将标定结果保存；

步骤二、在目标曲线周围布置若干反光靶点，测量出反光靶点在目标曲线坐标系中的空间位置，并保存所有反光靶点的空间坐标；

步骤三、控制各个激光振镜系统对投影范围内的反光靶点进行扫描，获得扫描激光束通过反光靶点中心位置处时所对应的振镜控制信号；