[发明专利]一种高温物体高精度定位方法

摘要

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。

主权项

1.一种高温物体高精度定位方法，其特征在于，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(1)所有可能被测初始位置，检测到被测物体(1)后移动被测物体(1)到高精度测量设备有效测量范围，此处被测物体(1)的移动为相对位移，可以是被测物体(1)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；本发明在精测量阶段使用高精度相机(3)采集被测物体(1)图像，通过图像处理计算出被测物体(1)位置，因为被测物体(1)温度远超室温，被测物体(1)附近空气被急剧加热，扰动波动很大，如不做任何处理，高精度相机(3)处理后被测物体(1)定位在100微米数量级上波动，如果能保持高精度相机(3)成像路径上气流扰动的均匀性，可大幅度提升检测精度，因此本发明设计了一种抗扰动盒体(2)，所述抗扰动盒体(2)为矩形内空，底部连接有抗扰动盒体升降机构(4)，当需要进行图像处理测量时，抗扰动盒体(2)升起，被测物体(1)测量点、抗扰动盒体(2)中心点、高精度相机(3)中心点在同一轴线上，保证了轴向扰动误差最小，同时，抗扰动盒体(2)只有前后开口，内部气流运动较为规则，保证了径向扰动误差也最小；步骤三：校准与数据融合；本发明在图像定位测量的基础上，引入激光测距校验过程，探针(5)及探针支撑体(6)采用热膨胀系统极低的无机非金属陶瓷材料制作，底部采用弹性材料固定于保温工装(7)中，当探针(5)与被测物体(1)接触时，探针(5)及探针支撑体(6)可以看做刚体，发生向下位移，而激光测距传感器(8)在这里被当做位移传感器使用，通过检测探针支撑体(6)尾端位移，即可获得被测物体(1)实际位置，高精度相机(3)定位与探针(5)校验同步进行，高精度相机(3)定位结果在卡尔曼滤波中定义为带高斯正态分布误差的测量结果，而探针(5)测量值作为高精度相机(3)定位结果的误差估计带入滤波过程，求出最优估计值，即为最终测量结果。