一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)方法，具體地說(shuō)是一種利用激光測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量物體平面運(yùn)動(dòng)的測(cè)量裝置;該平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置利用三個(gè)激光測(cè)距傳感器，通過(guò)測(cè)量組合算法，實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量,消除了測(cè)量裝置自身運(yùn)動(dòng)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的干擾；本發(fā)明裝置結(jié)合測(cè)量組合算法具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非接觸物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種利用激光測(cè)距傳感器來(lái)測(cè)量物體平面運(yùn)動(dòng)的測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)多為利用角度測(cè)量裝置以及距離測(cè)量裝置通過(guò)機(jī)構(gòu)組合而構(gòu)成的接觸式測(cè)量系統(tǒng)，在一些運(yùn)動(dòng)精度要求較高，且不允許有運(yùn)動(dòng)干擾的系統(tǒng)中，測(cè)量系統(tǒng)自身機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)會(huì)給被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)影響，因此迫切要求一種非接觸式平面運(yùn)動(dòng)測(cè)
量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述在平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)方法。該平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置利用三個(gè)激光測(cè)距傳感器，通過(guò)測(cè)量組合算法，實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0005]一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置，它包括基座和第I?3激光測(cè)距傳感器，第I?3激光測(cè)距傳感器分別垂直布置安裝在基座上，通過(guò)I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量被測(cè)物體距離第I?3激光測(cè)距傳感器的距離值，通過(guò)測(cè)量組合算法處理，實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量。
[0006]第I?3激光測(cè)距傳感器均為日本基恩士公司產(chǎn)品，型號(hào)為frm36或用德國(guó)米依廠家生產(chǎn)的激光測(cè)距傳感器。
[0007]在基座X向安裝第2、3激光測(cè)距傳感器，在Y向安裝第I激光測(cè)距傳感器。
[0008]一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括如下處理步驟:
[0009]利用非接觸式第I?3激光測(cè)距傳感器安裝在基座上，采用三點(diǎn)垂直布置其安裝位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量；
[0010]利用所述第I?3激光測(cè)距傳感器(2，3,4),分別測(cè)出第I?3激光測(cè)距傳感器相對(duì)被測(cè)物體的距離值為測(cè)量值I1?I3;
[0011]根據(jù)第I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量值I1?I3和測(cè)量第I?3傳感器安裝點(diǎn)位置坐標(biāo)ai (Xl，0)、a2 (x2，O)、Y向激光測(cè)距傳感器為坐標(biāo)系Y軸上已知一點(diǎn)b (yi，0)及物體(5)自身對(duì)角線距離值IO1O2I，經(jīng)組合測(cè)量算法計(jì)算，解算出物體物體相對(duì)基座的X向、Y向位移平動(dòng)值和物體繞垂直軸Z轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)角度值Θ，所述平動(dòng)值和角度值Θ為平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量值，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體平面運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向相對(duì)位移的測(cè)量及繞平面轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0013]1.本發(fā)明通過(guò)利用組合激光測(cè)距傳感器實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸測(cè)量，消除了測(cè)量裝置自身運(yùn)動(dòng)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的干擾。[0014]2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于維護(hù)。
[0015]3.本發(fā)明方法的平面組合運(yùn)動(dòng)測(cè)量算法，實(shí)現(xiàn)了直線距離測(cè)量到平面運(yùn)動(dòng)的測(cè)量轉(zhuǎn)化，算法簡(jiǎn)明易實(shí)現(xiàn)。
[0016]4.本發(fā)明可以準(zhǔn)確測(cè)出物體的平面運(yùn)動(dòng)，即平面二維運(yùn)動(dòng)及平面轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量精度聞。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為激光組合測(cè)距傳感器測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為傳感器測(cè)量原理坐標(biāo)圖；
[0019]圖3為本發(fā)明方法工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0021]參見(jiàn)附圖1，是一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置，它包括基座I和第I?3激光測(cè)距傳感器2，3，4，第I?3激光測(cè)距傳感器分別垂直布置安裝在基座I上，通過(guò)I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量被測(cè)物體5距離第I?3激光測(cè)距傳感器的距離值，通過(guò)測(cè)量組合算法處理，實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量。
[0022]第I?3激光測(cè)距傳感器均為日本基恩士公司產(chǎn)品，型號(hào)為frm36或用德國(guó)米依廠家生產(chǎn)的激光測(cè)距傳感器。
[0023]在基座I的X向安裝第2、3激光測(cè)距傳感器3，4，在Y向安裝第I激光測(cè)距傳感器2。
[0024]參見(jiàn)附圖1，該測(cè)量裝置中第I?3激光測(cè)距傳感器安裝基座I上，即由三個(gè)垂直布置的直線位移測(cè)量傳感器組成非接觸式組合激光傳感器；被測(cè)物體5通過(guò)第I?3激光測(cè)距傳感器的測(cè)量值，經(jīng)過(guò)測(cè)量算法解算，就可測(cè)得被測(cè)物體5的平面運(yùn)動(dòng)。
[0025]激光測(cè)距傳感器的安裝與布置形式如圖1所示，其測(cè)量原理為在再相互垂直的物件側(cè)面安裝三個(gè)相同的非接觸式激光測(cè)距傳感器，在X向安裝兩個(gè)，在Y向安裝一個(gè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模樣件平面運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向相對(duì)位移的測(cè)量及繞平面轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量。
[0026]一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括如下處理步驟:
[0027]利用非接觸式第I?3激光測(cè)距傳感器安裝在基座I上，采用三點(diǎn)垂直布置其安裝位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體5平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量；
[0028]利用所述第I?3激光測(cè)距傳感器2，3，4，分別測(cè)出第I?3激光測(cè)距傳感器相對(duì)被測(cè)物體5的距離值為測(cè)量值I1?I3 ;
[0029]根據(jù)第I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量值I1?I3和測(cè)量第I?3傳感器安裝點(diǎn)位置坐標(biāo)ai (Xl，0)、a2 (x2，0)、Y向激光測(cè)距傳感器為坐標(biāo)系Y軸上已知一點(diǎn)b (yi，0)及物體
(5)自身對(duì)角線距離值I O1O21，經(jīng)組合測(cè)量算法計(jì)算，解算出物體物體5相對(duì)基座I的X向、Y向位移平動(dòng)值和物體繞垂直軸Z轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)角度值Θ，所述平動(dòng)值和角度值Θ為平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量值，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體平面運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向相對(duì)位移的測(cè)量及繞平面轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量。
[0030]如圖2、圖3所示，為傳感器測(cè)量原理坐標(biāo)圖和本發(fā)明方法工作流程圖。[0031 ] 第I~3激光測(cè)距傳感器算法原理:
[0032]X向兩激光測(cè)距傳感器為坐標(biāo)系X軸上兩已知點(diǎn)ai Cx1, 0)，a2 (χ2，0)，Υ向激光測(cè)距傳感器為坐標(biāo)系Y軸上已知一點(diǎn)b Cy1, O)，點(diǎn)U、V、w分別為在某時(shí)刻第I~3激光測(cè)距傳感器的測(cè)量點(diǎn)，點(diǎn)O1為物件質(zhì)心點(diǎn)在平面的投影點(diǎn)，取第I~3激光測(cè)距傳感器測(cè)量值分別為L(zhǎng) 12、13，則U、V、w三點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(Xl，I1X Cx2, 12)、Cy1, 13)。根據(jù)三點(diǎn)坐標(biāo)及交點(diǎn)o2、o3丄o2、o4的關(guān)系可求兩直線的方程:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于:它包括基座(I)和第I?3激光測(cè)距傳感器(2，3，4)，第I?3激光測(cè)距傳感器分別垂直布置安裝在基座(I)上，通過(guò)I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量被測(cè)物體(5)距離第I?3激光測(cè)距傳感器的距離值，通過(guò)測(cè)量組合算法處理，實(shí)現(xiàn)了物體平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于:第I?3激光測(cè)距傳感器均為日本基恩士公司產(chǎn)品，型號(hào)為frm36或用德國(guó)米依廠家生產(chǎn)的激光測(cè)距傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于:在基座(I)X向安裝第2、3激光測(cè)距傳感器(3，4)，在Y向安裝第I激光測(cè)距傳感器(2)。
4.一種權(quán)利要求1所述的一種非接觸式物體平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括如下處理步驟: 利用非接觸式第I?3激光測(cè)距傳感器安裝在基座(I)上，采用三點(diǎn)垂直布置其安裝位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體(5)平面運(yùn)動(dòng)的非接觸式測(cè)量； 利用所述第I?3激光測(cè)距傳感器(2，3,4),分別測(cè)出第I?3激光測(cè)距傳感器相對(duì)被測(cè)物體(5)的距離值為測(cè)量值I1?I3 ; 根據(jù)第I?3激光測(cè)距傳感器測(cè)量值I1?I3和測(cè)量第I?3傳感器安裝點(diǎn)位置坐標(biāo)B1 (Xl，0)、a2 (χ2，0)、Υ向激光測(cè)距傳感器為坐標(biāo)系Y軸上已知一點(diǎn)b (yi，0)及物體(5)自身對(duì)角線距離值I O1O21，經(jīng)組合測(cè)量算法計(jì)算，解算出物體物體(5)相對(duì)基座(I)的X向、Y向位移平動(dòng)值和物體繞垂直軸Z轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)角度值Θ，所述平動(dòng)值和角度值Θ為平面運(yùn)動(dòng)測(cè)量值，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體平面運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向相對(duì)位移的測(cè)量及繞平面轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK103808256SQ201210460904
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】徐志剛, 王軍義, 賀云, 徐永利, 劉勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所