CN102155911A - 运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有较高重复定位精度的用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法。该方法使用激光跟踪仪先后在工件周围的至少两个不同的测量位置对该工件的同一基准点进行重复定位，其具体包括以下步骤：1)确定工件的基准点相对前一测量位置的坐标值；2)在工件上设置至少四个参考点，并在前一测量位置处使用激光跟踪仪依次测量出这些参考点相对该前一测量位置的坐标值，经坐标转换后得到这些参考点相对基准点的坐标值；3)在后一测量位置处使用激光跟踪仪测量出上述至少四个参考点相对后一测量位置的坐标值，经坐标转换后得到所述基准点相对后一测量位置的坐标值。本发明还公开了运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法在空心球体上进行孔位标定的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法及用途。
背景技术
某工件是一个直径达几米的空心球体，在该球体的整个表面上分布有多个通孔。由于对这些孔的加工精度有严格要求，合理的制造工艺是先将多块形状、大小完全相同的球瓣焊接成空心球体，然后再以相同的基准在该空心球体的表面开孔。使用激光跟踪系统在空心球体上进行目标点(即各通孔的中心点)的标定是可以采取的技术手段。只要操作人员事先确定好工件的位置，然后再将待标定的目标点在工件上的理论坐标值输入激光跟踪系统，就可引导该系统中的激光跟踪仪发射出指向待标定的目标点的激光束，该激光束照射到工件表面上后形成的光斑就是目标点所处的位置。运用该方法所面临的一个主要问题在于，同一台激光跟踪仪不可能同时照射到空心球体的整个表面，因此为了通过激光跟踪仪标定出所有的目标点，就需要对激光跟踪仪进行转站(即从一个测量位置转移至另一测量位置)，但转站后又必须通过激光跟踪仪对工件的位置重新进行测定，这个过程会导致转站前后空心球体的基准发生较大偏移，进而导致这些通孔的加工位置存在严重的误差。
发明内容
本发明旨在提供具有较高重复定位精度的用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法。
该方法使用激光跟踪仪先后在工件周围的至少两个不同的测量位置对该工件的同一基准点进行重复定位，其具体包括以下步骤：1)确定工件的基准点相对前一测量位置的坐标值；2)在工件上设置至少四个参考点，并在前一测量位置处使用激光跟踪仪依次测量出这些参考点相对该前一测量位置的坐标值，经坐标转换后得到这些参考点相对基准点的坐标值；3)在后一测量位置处使用激光跟踪仪测量出上述至少四个参考点相对后一测量位置的坐标值，经坐标转换后得到所述基准点相对后一测量位置的坐标值。
在有多个测量位置的情况下，只需重复上述步骤1)～步骤3)即可。此外，在步骤2)中具体可采用以下方式在工件上实现各参考点的设置，即通过在工件上固定安装多个靶座，这些靶座均具有与激光跟踪仪的靶球适配的定位结构，将靶球装入任意一靶座后，靶球的位置则被该靶座固定，此时靶球的中心即为某一参考点。
本发明还提供了上述方法在空心球体上进行孔位标定的用途，即通过上述方法确定出工件的基准点相对某一测量位置的坐标值后，将待标定的目标点在工件上的理论坐标值输入激光跟踪仪，引导该激光跟踪仪发射出指向待标定的目标点的激光束，该激光束照射到工件表面上后形成的光斑就是待标定孔位的中心点。
需要指出的是，利用上述方法在空心球体上进行孔位标定时，可先使用激光跟踪仪扫描空心球体的外轮廓面，此时在与激光跟踪仪配套使用的操作软件上的界面上可自动对扫描数据进行拟和并得到空心球体的三维数字模型，并计算出该三维数字模型的球心相对激光跟踪仪的坐标值。实际上，此时该激光跟踪仪所处的位置即为最初的测量位置。
本发明的有益效果是：本发明实际上利用工件上固定不动的参考点作为激光跟踪仪转站的公共测量点，从而通过这些参考点对激光跟踪仪转站后工件基准点的变化进行约束，确保了对工件基准点的重复定位精度。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为图1的平面图，并增加了局部细节。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步的说明。
以下具体针对在空心球体上进行孔位标定的应用对本发明进行详细说明。
如图1所示，工件1为一个直径达几米的空心球体，在该球体的整个表面上分布有多个通孔(图中未示出)，这些通孔的中心均要求指向空心球体的球心(即工件1的基准点A)。由于激光跟踪仪4的测量范围有限，不可能固定在一个位置上就将工件1的整个球面都覆盖于其测量区域之内，因此如果将激光跟踪仪4先放置在前一测量位置2上，就只能覆盖工件1的部分表面，之后就需要对激光跟踪仪4进行转站，将其移动到后一测量位置3。当然，如果有必要，还要将激光跟踪仪4移动到更多的测量位置上。在图1中，激光跟踪仪4在前一测量位置2上的测量范围R1与激光跟踪仪4在后一测量位置3上的测量范围R2由虚线扇形部分表示。
如图1～2所示，为了在工件1上进行各通孔位置的标定，以便后续通过开孔设备进行对这些孔的加工，本发明采用以下方式，即先将激光跟踪仪4置于前一测量位置2上，然后使用该激光跟踪仪4扫描工件1的外轮廓面，此时在与激光跟踪仪4配套使用的操作软件上的界面上可自动对扫描数据进行拟和并得到空心球体的三维数字模型，并计算出该三维数字模型的球心(即工件1的基准点A)相对激光跟踪仪4的坐标值，即图1中基准点A相对激光跟踪仪4的坐标原点C1的坐标值；然后，将待标定的目标点在工件1上的理论坐标值输入激光跟踪仪4，引导该激光跟踪仪4发射出指向待标定的目标点的激光束7，该激光束7照射到工件1表面上后形成的光斑就是待标定孔位的中心点8。重复采用此方法能够在激光跟踪仪4的测量范围R1内对各通孔的位置进行标定。
之后，如图1～2所示，再在工件1上设置至少四个参考点B1、B2、B3、B4，并在前一测量位置2处使用激光跟踪仪4依次测量出这些参考点B1、B2、B3、B4相对该前一测量位置2的坐标值(即参考点B1、B2、B3、B4相对激光跟踪仪4的坐标原点C1的坐标值)，经坐标转换后得到这些参考点B1、B2、B3、B4相对基准点A的坐标值。通过该步骤能够确定这些参考点B1、B2、B3、B4与基准点A的位置关系。
之后，就需要对激光跟踪仪4实施转站。如图1～2所示，将激光跟踪仪4从前一测量位置2移动到后一测量位置3上以后，必须保证激光跟踪仪4在前一测量位置2上的测量范围R1与激光跟踪仪4在后一测量位置3上的测量范围R2之间部分重叠，并且确保最少四个参考点B1、B2、B3、B4全部落入该重叠的范围以内。然后，就可以在后一测量位置3处使用激光跟踪仪4测量出上述至少四个参考点相对后一测量位置3的坐标值，由于这些参考点与基准点A的位置关系已经确定，因此经过坐标转换后得到所述基准点A相对后一测量位置3的坐标值，即所述基准点A相对激光跟踪仪4的坐标原点C2的坐标值。至此，激光跟踪仪4的转站就完成了。通过至少四个参考点才能唯一的确定所述基准点A相对激光跟踪仪4的坐标原点C2的坐标值。
之后，如图1～2所示，将待标定的目标点在工件1上的理论坐标值输入激光跟踪仪4，引导该激光跟踪仪4发射出指向待标定的目标点的激光束7，该激光束7照射到工件1表面上后形成的光斑就是待标定孔位的中心点8。重复采用此方法能够在激光跟踪仪4的测量范围R2内对各通孔的位置进行标定。
如图2所示，本发明具体采用以下方式在工件1上实现各参考点B1、B2、B3、B4的设置，即通过在工件1上固定安装多个靶座5，这些靶座5均具有与激光跟踪仪4的靶球6适配的定位结构，将靶球6装入任意一靶座5后，靶球6的位置则被该靶座5固定，此时靶球6的中心即为某一参考点。显然，该具体方式具有很高的重复定位精度。
从图1可见，激光跟踪仪4在前一测量位置2上的测量范围R1与激光跟踪仪4在后一测量位置3上的测量范围R2仍不能完全覆盖工件1的整个表面，因此就需要按相同的方式对激光跟踪仪4进行更多次的转站，在此不再赘述。
通过上面的说明可以发现，本发明实际上利用了工件上固定不动的参考点作为激光跟踪仪转站的公共测量点，从而通过这些参考点对激光跟踪仪转站后工件基准点的变化进行约束，确保了对工件基准点的重复定位精度。
Claims (3)
1.运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法，该方法使用激光跟踪仪(4)先后在工件(1)周围的至少两个不同的测量位置对该工件(1)的同一基准点(A)进行重复定位，其具体包括以下步骤：1)确定工件(1)的基准点(A)相对前一测量位置(2)的坐标值；2)在工件(1)上设置至少四个参考点(B1、B2、B3、B4)，并在前一测量位置(2)处使用激光跟踪仪(4)依次测量出这些参考点(B1、B2、B3、B4)相对该前一测量位置(2)的坐标值，经坐标转换后得到这些参考点(B1、B2、B3、B4)相对基准点(A)的坐标值；3)在后一测量位置(3)处使用激光跟踪仪(4)测量出上述至少四个参考点(B1、B2、B3、B4)相对后一测量位置(3)的坐标值，经坐标转换后得到所述基准点(A)相对后一测量位置(3)的坐标值。
2.如权利要求1所述的运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法，其特征在于：在步骤2)中具体采用以下方式在工件(1)上实现各参考点(B1、B2、B3、B4)的设置，即通过在工件(1)上固定安装多个靶座(5)，这些靶座(5)均具有与激光跟踪仪(4)的靶球(6)适配的定位结构，将靶球(6)装入任意一靶座(5)后，靶球(6)的位置则被该靶座(5)固定，此时靶球(6)的中心即为某一参考点。
3.上述运用激光跟踪技术对工件实施重复定位的方法在空心球体上进行孔位标定的用途，具体是在确定出工件(1)的基准点(A)相对某一测量位置的坐标值后，将待标定的目标点在工件(1)上的理论坐标值输入激光跟踪仪(4)，引导该激光跟踪仪(4)发射出指向待标定的目标点的激光束(7)，该激光束(7)照射到工件(1)表面上后形成的光斑就是待标定孔位的中心点(8)。
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