三維激光測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定方法的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大鍛件尺寸的在線測(cè)量是鍛造中的重要環(huán)節(jié),在線測(cè)量要求在鍛造過(guò)程中高溫狀態(tài)下,檢測(cè)鍛件的尺寸及形狀,以判斷其是否達(dá)到工藝文件的要求。由于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量存在根本上的缺點(diǎn),大鍛件的熱態(tài)在線測(cè)量在向非接觸測(cè)量的方向發(fā)展。與接觸式測(cè)量相比,非接觸尺寸測(cè)量具有測(cè)量速度快、精度高、重復(fù)性好和非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。基于飛行時(shí)間法的激光測(cè)距傳感器是一種典型的非接觸式測(cè)量設(shè)備,它被廣泛的應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人定位、導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、場(chǎng)景重構(gòu)等領(lǐng)域。本文將二維激

2、光測(cè)距傳感器與伺服電機(jī)相結(jié)合建立一個(gè)非接觸式的三維激光測(cè)量系統(tǒng),以獲取大型鍛件的三維數(shù)據(jù)。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō),標(biāo)定是非常關(guān)鍵的步驟,它是系統(tǒng)后續(xù)進(jìn)行精確測(cè)量的保證。圍繞三維激光測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定,本文主要進(jìn)行了以下研究工作:
　　1、三維激光測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定方法研究。根據(jù)本文搭建的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),我們定義了系統(tǒng)的三個(gè)坐標(biāo)系。在此基礎(chǔ)上,將三維激光測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)定義為一個(gè)內(nèi)參數(shù)矩陣和一個(gè)外參數(shù)矩陣,從而將標(biāo)定問(wèn)題簡(jiǎn)化為兩個(gè)參數(shù)矩陣的

3、求解問(wèn)題,并且基于封閉運(yùn)動(dòng)鏈的思想,確定了計(jì)算這兩個(gè)矩陣的思路與方法。然后我們根據(jù)射影幾何學(xué)和矩陣變換的相關(guān)原理,基于移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的一種定位方法,進(jìn)一步提出了針對(duì)本文測(cè)量平臺(tái)的標(biāo)定方法,計(jì)算出測(cè)量系統(tǒng)的所有標(biāo)定參數(shù)。
　　2、平面掃描數(shù)據(jù)的標(biāo)定對(duì)象直線特征提取方法研究。在本文提出的標(biāo)定方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,首先要從平面掃描數(shù)據(jù)中提取標(biāo)定對(duì)象在這個(gè)平面內(nèi)對(duì)應(yīng)的直線及其交點(diǎn)。本文總結(jié)了平面直線特征提取的一些方法,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合標(biāo)定

4、對(duì)象對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)特點(diǎn),采用分步處理數(shù)據(jù)的思想,提出了針對(duì)本文標(biāo)定對(duì)象的直線特征提取方法,獲得了標(biāo)定對(duì)象對(duì)應(yīng)的直線以及這些直線的交點(diǎn)。
　　3、標(biāo)定方法的實(shí)驗(yàn)與分析。我們首先通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了標(biāo)定方法的可行性,接著在本文的三維激光測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析了誤差出現(xiàn)的原因,并提出了改進(jìn)的方法。
　　本文以大鍛件尺寸的在線非接觸式測(cè)量為背景,采用二維激光測(cè)距傳感器和伺服電機(jī)搭建了一個(gè)三維激光測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)這個(gè)