CN102435177B - 室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业现场大尺寸三维坐标测量方法。为提高测量效率，降低测量误差，本发明采取的技术方案是，室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法：包括下列步骤：1、在工作空间内布置好发射站；2、在工作空间内安装4个以上用于修正发射站位姿的接收器用于安装接收器的支架由温度系数较小的殷钢或陶瓷材料制成并固连在工位地基上；3、测量每个用于位姿修正的接收器的坐标值，并将测量结果保存在上位机中作为基准值；4、构造两个光平面与接收器的约束关系方程；5、采用四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn与初始定向时发射站位姿参数通过(5)式及(6)式计位姿改变后的发射站新位姿参数R′_TXG及P′_TXG。本发明主要应用于三维坐标测量。

Description

室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法

技术领域

本发明属于工业现场大尺寸三维坐标测量方法，特别涉及一种采用光信号接收器的工作空间测量定位系统发射站位姿参数在线修正方法，即室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法。

背景技术

本发明所涉及的方法是基于论文《扫描平面激光空间定位系统测量网络的构建》中所述的工作空间测量定位系统(WMPS:Workspace Measurement Positioning System)，该系统为针对大型制造业测量需求及全局测量控制网的特点发展一种新的多站网络式室内测量定位系统。WMPS系统借鉴全球定位系统的思想，使用多个激光发射装置(发射站)组成测量网络，采用基于光电扫描的空间角度交会自动测量方法对单个接收器进行定位,发射站在工作时不负责解算接收器坐标，而是通过向外发射带有角度信息的光信号，为测量空间内的光电接收器提供定位服务。激光发射站结构如图2所示，发射站工作时转台绕固定轴匀速旋转并向外发射两束随转台一同旋转的平面激光，同时每当转台转至一个预定位置时基座上的激光器发出全向光脉冲作为单周旋转起点的同步标记。接收器接收到同步标记光信号及扫描平面光信号并通过内部计时器记录此时时间值,解算转台转过角度。处理电路在获得发射站角度信息后通过无线网络将角度值发送给解算工作站。在已知发射站方位信息后，只要有两个以上基站的角度测量值，解算工作站便可以使用角度交汇方法计算出此时接收器的精确坐标。

实现WMPS测量网络的前提之一即保证网络内发射站空间位姿(坐标及方向角)稳定不变。工业现场使用时虽然发射站一般安装在稳定地基或墙壁侧立面上，但是由于现场工作环境复杂恶劣，大型装配设备长时间运动产生的震动和安装框架受温度影响产生的变形将不可避免的影响某些发射站位姿，使发射站位置及姿态角发生微量偏移,引起测量精度降低。在现有方法中，当发现网络中某测量区域内一台发射站位姿偏移时,则需要停止该区域测量任务并对该发射站及其邻近发射站进行局部重新定向,然后将局部位姿参数通过坐标系转换方法转换到全局测量坐标系下修正发射站位姿偏差。采用局部定向方法在应用于工业生产现场时一方面将引起测量工作局部中断浪费生产时间降低测量效率，另一方面定向后的坐标系转换过程也会引入转换误差影响修正后的测量效果。因此，研究实时单发射站位姿的实时在线修正技术对提高WMPS系统测量效率及测量精度具有重要价值。

发明内容

为克服现有技术的不足，提高测量效率，降低测量误差，本发明采取的技术方案是，室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法：包括下列步骤：

1、在工作空间内布置好发射站，完成发射站定向过程，记录发射站定向结果既每个发射站位姿参数；

2、在工作空间内安装4个以上用于修正发射站位姿的接收器，并使每个接收器可接收到该测量区域内的所有发射站信息，用于安装接收器的支架由温度系数较小的殷钢或陶瓷材料制成并固连在工位地基上；

3、采用已完成定向的发射站或已将坐标系统一到测量坐标系下的激光跟踪仪等高精度辅助定向设备测量每个用于位姿修正的接收器的坐标值，并将测量结果保存在上位机中作为基准值；

4、当测量区域内某一发射站位姿发生改变影响测量精度时，采用位姿修正用接收器接收该发射站所发出的光信号，构建形如(1)式的方程组，由于接收器产生信号时其中心正好在发射站即光平面内，通过发射站光平面与接收器构造点-面几何约束关系解算发射站旋转四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn，

$d_m=\left|\left(\begin{array}{cccc}{a}_m^{\′}& b_m^{\′}& c_m^{\′}& d_m^{\′}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R}^T\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T& -{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T{P}_{\mathrm{TXG}}^{\′}\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{RXG}}\\ y_{\mathrm{RXG}}\\ z_{\mathrm{RXG}}\\ 1\end{array}\right)\right|=0(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right),n\∈N)---\left(1\right)$

其中R′_TXG由q′_TXG求得，q′_TXG及P′_TXG为初始定向时发射站位姿参数q_TXG及P_TXG加修正量δq_TXGn及δP_TXGn的形式，此时有δq_TXGn及δP_TXGn7个修正量待求，发射站光平面参数(a′_m,b′_m,c′_m,d′_m)在出厂时经标定得到，转台旋转角度θ₁、θ₂可测，如果接收器坐标(x_RXG,y_RXG,z_RXG)已知，则每个发射站可构造两个光平面与接收器的约束关系方程；

5、采用四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn与初始定向时发射站位姿参数q_TXG、P_TXG通过(2)式(3)式计算位姿改变后的发射站新位姿参数R′_TXG及P′_TXG，如下：

q′_TXG＝q_TXG+δq_TXG＝(q_TXG1+δq_TXG1，q_TXG2+δq_TXG2,q_TXG3+δq_TXG3，q_TXG4+δq_TXG4)  (2)

P′_TXG＝P_TXG+δP_TXG＝(x_TXG+δx_TXG,y_TXG+δy_TXG,z_TXG+δz_TXG)   (3)

(2)(3)式中δP_TXG及δq_TXG分别为待求的发射站坐标修正量及四元数修正量，T表示转置。

所述公式（1）及δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn由下列步骤获得：

1、激光发射站的数学模型被抽象为绕公共转轴上一点的两个旋转的非平行半平面及一个以固定频率发射脉冲光的点光源，而接收器可简化为以靶面光学中心为中心的质点，组装完毕后定义发射站坐标系可定义如下，以激光平面1与转轴的交点为激光发射站原点，旋转轴为Z轴，X轴为初始时刻，即转台转至固定位置，发射站发射脉冲光时，激光器1光轴所在位置，Y轴遵循右手定则。出厂前，对发射站旋转角速度ω进行设定，并标定发射站激光平面在初始位置处的平面ABCD参数，则发射站坐标系下光平面方程可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_1^{\′}x+b_1^{\′}y+c_1^{\′}z+d_1^{\′}=0\\ a_2^{\′}x+b_2^{\′}y+c_2^{\′}z+d_2^{\′}=0\end{array}\right.---\left(4\right)$

a′₁、a′₂、b′₁、b′₂、c′₁、c′₂、d′₁、d′₂即为两个平面ABCD参数，当两平面激光分别扫过接收器时其在发射站坐标系下的两平面方程系数变为转台旋转角度θ₁、θ₂的函数：

$R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_m& -\sin {\mathrm{\θ}}_m& 0\\ \sin {\mathrm{\θ}}_m& \cos {\mathrm{\θ}}_m& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right);(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(5\right)$

${\left(\begin{array}{cccc}{a}_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& b_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& c_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& d_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\end{array}\right)}^T=\left(\begin{array}{cc}R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right){\left(\begin{array}{cccc}{a}_m^{\′}& b_m^{\′}& c_m^{\′}& d_m^{\′}\end{array}\right)}^T;(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(6\right)$

2、工业现场测量坐标系一般为现场已知的工位坐标系、设备坐标系或零件坐标系。WMPS系统在经过定向后,可确定每台激光发射站原点在测量坐标系下的坐标P_TXG及激光发射站坐标系到测量坐标系的旋转矩阵R_TXG，其中，发射站旋转矩阵R_TXG亦可用单位四元数q_TXG：(q_TXG1,q_TXG2,q_TXG3,q_TXG4)表示，当的发射站两个扫描光分别到达接收器时，发射站转台转过角度分别为θ₁、θ₂时易知发射站旋两个转光平面方程在测量坐标系下的方程参数(a_TXG1(θ₁)，b_TXG1(θ₁)，c_TXG1(θ₁)，d_TXG1(θ₁))^T及(a_TXG2(θ₂),b_TXG2(θ₂)，c_TXG2(θ₂)，d_TXG2(θ₂))^T可表示为：

$\left(\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ b_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ c_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ d_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\end{array}\right)={\left({\left(\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{TXG}}& P_{\mathrm{TXG}}\\ 0& 1\end{array}\right)}^{-1}\right)}^T\left(\begin{array}{cc}\left(\begin{array}{cc}R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right)& \left(\begin{array}{c}{a}_m^{\′}\\ b_m^{\′}\\ c_m^{\′}\\ d_m^{\′}\end{array}\right)\end{array}\right);(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(7\right)$

3、当受到外界因素干扰，发射站n位姿发生偏移时，其旋转矩阵R_TXG变为R′_TXG，所对应的四元数q_TXG变为q′_TXG，发射站坐标P_TXG变为P′_TXG，偏移后的发射站外姿可以原有外姿参数加修正量的形式表示：

q′_TXG＝q_TXG+δq_TXG＝(q_TXG1+δq_TXG1，q_TXG2+δq_TXG2，q_TXG3+δq_TXG3，q_TXG4+δq_TXG4)  (2)

P′_TXG＝P_TXG+δP_TXG＝(x_TXG+δx_TXG,y_TXG+δy_TXG,z_TXG+δz_TXG)  (3)

(2)(3)式中δP_TXG及δq_TXG分别为待求的发射站坐标修正量及四元数修正量；

当发射站光平面扫过接收器时，由于接收器在平面内，方程(4)所描述的几何关系仍然成立。如此时接收器在测量坐标系下坐标通过预先测量已知，为(x_RXG  y_RXG  z_RXG)，由发射站与接收器之间的几何约束关系可得：

$d_m=\left|\left(\begin{array}{cccc}{a}_m^{\′}& b_m^{\′}& c_m^{\′}& d_m^{\′}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R}^T\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T& -{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T{P}_{\mathrm{TXG}}^{\′}\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{RXG}}\\ y_{\mathrm{RXG}}\\ z_{\mathrm{RXG}}\\ 1\end{array}\right)\right|=0(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right),n\∈N)---\left(1\right)$

其中R′_TXG由q′_TXG求得，q′_TXG及P′_TXG为原始值加修正量形式，此时有δq_TXGn及δP_TXGn7个修正量待求，发射站光平面参数(a′_m,b′_m,c′_m,d′_m)在出厂时经标定得到，转台旋转角度θ₁、θ₂可测，如果接收器坐标(x_RXG,y_RXG,z_RXG)已知，则每个发射站可构造两个光平面与接收器的约束关系方程，因此，当测量区域内有4以上坐标已知的接收器时可构造如下优化目标函数并求解发射站位姿修正量：

本发明具有如下技术效果：

本发明通过在测量空间内采用坐标已知的冗余接收器，充分利用WMPS系统发射站与接收器间平面约束关系建立优化方程，可实时解算修正发生改变的发射站位姿参数。采用该方法的优势在于，使用WMPS接收器作为位姿参数补偿器件无需增加跟踪仪等额外设备，简单实用；补偿过程不干扰测量网络内其它发射站及接收器工作；可在测量过程中进行实时补偿，有效提高了WMPS系统测量效率及测量稳定性。

附图说明

图1工作空间测量定位系统组成示意图。图中，1为发射站，2为接收器。

图2激光发射站结构示意图。图中，3为旋转平台，4为线激光器，5为脉冲光源，6光栅码盘，7电机驱动，8固定基座，9激光平面1，10激光平面2。

图3激光发射数学模型。

图4通过冗余接收器修正发射站位姿参数。图中，12为测量用接收器，13为修正用接收器，14为接收器支架，15为地基。

具体实施方式

本发明的目的在于克服现有技术不足，在测量空间内采用坐标已知的冗余接收器，充分利用WMPS系统发射站与接收器间平面约束关系，建立优化方程对位子参数发生改变的发射站进行实时修正。

本发明的技术方案是这样实现的：

1、激光发射站的数学模型如图3所示，可被抽象为绕公共转轴上一点的两个旋转的非平行半平面及一个以固定频率发射脉冲光的点光源，而接收器可简化为以靶面光学中心为中心的质点。组装完毕后定义发射站坐标系可定义如下，以激光平面1与转轴的交点为激光发射站原点，旋转轴为Z轴，X轴为初始时刻（即转台转至固定位置，发射站发射脉冲光时）激光器1光轴所在位置，Y轴遵循右手定则。出厂前，对发射站旋转角速度ω进行设定，并标定发射站激光平面在初始位置处的平面ABCD参数，则发射站坐标系下光平面方程可表示为:

$\left\{\begin{array}{c}{a}_1^{\′}x+b_1^{\′}y+c_1^{\′}z+d_1^{\′}=0\\ a_2^{\′}x+b_2^{\′}y+c_2^{\′}z+d_2^{\′}=0\end{array}\right.---\left(12\right)$

当两平面激光分别扫过接收器时其在发射站坐标系下的两平面方程系数变为转台旋转角度θ1、θ2的函数：

$R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_m& -\sin {\mathrm{\θ}}_m& 0\\ \sin {\mathrm{\θ}}_m& \cos {\mathrm{\θ}}_m& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right);(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(13\right)$

${\left(\begin{array}{cccc}{a}_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& b_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& c_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& d_m\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\end{array}\right)}^T=\left(\begin{array}{cc}R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right){\left(\begin{array}{cccc}{a}_m^{\′}& b_m^{\′}& c_m^{\′}& d_m^{\′}\end{array}\right)}^T;(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(14\right)$

2、工业现场测量坐标系一般为现场已知的工位坐标系、设备坐标系或零件坐标系。WMPS系统在经过定向后,可确定每台激光发射站原点在测量坐标系下的坐标P_TXG及激光发射站坐标系到测量坐标系的旋转矩阵R_TXG。其中，发射站旋转矩阵R_TXG亦可用单位四元数q_TXG：(q_TXG1,q_TXG2,q_TXG3,q_TXG4)表示。当的发射站两个扫描光分别到达接收器时，发射站转台转过角度分别为θ₁、θ₂时易知发射站旋两个转光平面方程在测量坐标系下的方程参数(a_TXG1(θ₁)，b_TXG1(θ₁)，c_TXG1(θ₁)，d_TXG1(θ₁))^T及(a_TXG2(θ₂),b_TXG2(θ₂)，c_TXG2(θ₂)，d_TXG2(θ₂))^T可表示为：

$\left(\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ b_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ c_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\\ d_{\mathrm{TXGm}}\left({\mathrm{\θ}}_m\right)\end{array}\right)={\left({\left(\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{TXG}}& P_{\mathrm{TXG}}\\ 0& 1\end{array}\right)}^{-1}\right)}^T\left(\begin{array}{cc}\left(\begin{array}{cc}R\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right)& \left(\begin{array}{c}{a}_m^{\′}\\ b_m^{\′}\\ c_m^{\′}\\ d_m^{\′}\end{array}\right)\end{array}\right);(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right))---\left(15\right)$

3、当受到外界因素干扰，发射站n位姿发生偏移时，其旋转矩阵R_TXG变为R′_TXG，所对应的四元数q_TXG变为q′_TXG，发射站坐标P_TXG变为P′_TXG。偏移后的发射站外姿可以原有外姿参数加修正量的形式表示：

q′_TXG＝q_TXG+δq_TXG＝(q_TXG1+δq_TXG1，q_TXG2+δq_TXG2，q_TXG3+δq_TXG3，q_TXG4+δq_TXG4)  (16)

P′_TXG＝P_TXG+δP_TXG＝(X_TXG+δx_TXG y_TXG+δy_TXG z_TXG+δz_TXG)  (17)

(16)(17)式中δP_TXG及δq_TXG分别为待求的发射站坐标修正量及四元数修正量。

当发射站光平面扫过接收器时，由于接收器在平面内，方程(1)所描述的几何关系仍然成立。如此时接收器在测量坐标系下坐标通过预先测量已知，为(x_RXG,y_RXG,z_RXG)，由发射站与接收器之间的几何约束关系可得：

$d_m=\left|\left(\begin{array}{cccc}{a}_m^{\′}& b_m^{\′}& c_m^{\′}& d_m^{\′}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R}^T\left({\mathrm{\θ}}_m\right)& 0\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T& -{R_{\mathrm{TXG}}^{\′}}^T{P}_{\mathrm{TXG}}^{\′}\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{RXG}}\\ y_{\mathrm{RXG}}\\ z_{\mathrm{RXG}}\\ 1\end{array}\right)\right|=0(m\∈\left(\mathrm{1,2}\right),n\∈N)---\left(18\right)$

其中R′_TXG由q′_TXG求得，q′_TXG及P′_TXG为原始值加修正量形式。此时有δq_TXGn及δP_TXGn7个修正量待求。发射站光平面参数(a′_m,b′_m,c′_m,d′_m)在出厂时经标定得到，转台旋转角度θ₁、θ₂可测，如果接收器坐标(x_RXG,y_RXG,z_RXG)已知，则每个发射站可构造两个光平面与接收器的约束关系方程。因此，当测量区域内有4以上坐标已知的接收器时可构造如下优化目标函数并求解发射站位姿修正量δP_TXG及δq_TXG。

4、欲构建形如(19)式的目标函数，可在工作空间内安装4个以上用于监控发射站状态的冗余接收器，并使每个接收器可接收到该测量区域内的所有发射站信息，如图4所示。接收器通过支架固连在工位地基上，用于安装接收器的支架由殷钢或陶瓷等温度系数较小的材料制成，同时具有较强刚度不易变形，因此接收器在工作时可被认为静止。在测量坐标系建立后可采用系统直接测量或激光跟踪仪测量等手段获得接收器在测量坐标系下的坐标作为修正标准。

本发明通过在测量空间内采用坐标已知的冗余接收器，充分利用WMPS系统发射站与接收器间平面约束关系建立优化方程，可实时解算修正发生改变的发射站位姿参数。采用该方法的优势在于，使用WMPS接收器作为位姿参数补偿器件无需增加跟踪仪等额外设备，简单实用；补偿过程不干扰测量网络内其它发射站及接收器工作；可在测量过程中进行实时补偿，有效提高了WMPS系统测量效率及测量稳定性。

下面结合具体实施方式进一步详细说明本发明。

1、在工作空间内布置好发射站，采用论文《扫描平面激光空间定位系统测量网络的构建》所述方法完成发射站定向过程，记录发射站定向结果既每个发射站位姿参数；

2、在在工作空间内安装4个以上用于修正发射站位姿的接收器，并使每个接收器可接收到该测量区域内的所有发射站信息，如图4所示。用于安装接收器的支架由殷钢或陶瓷等温度系数较小的材料制成并固连在工位地基上，因此接收器在工作时可被认为静止。

3、采用已完成定向的发射站或已将坐标系统一到测量坐标系下的激光跟踪仪等高精度辅助定向设备测量每个用于位姿修正的接收器的坐标值，并将测量结果保存在上位机中作为基准值

4、当测量区域内某一发射站位姿发生改变影响测量精度时，采用位姿修正用接收器接收器该发射站所发出的光信号，构建形如(7)式的方程组，通过发射站光平面与接收器几何约束关系解算发射站旋转四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn

5、采用四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn与初始定向时发射站位姿参数通过(16)式及(17)式计算位姿改变后的发射站新位姿参数R′_TXG及P′_TXG。

Claims (2)

1.一种室内测量定位系统单发射站位姿参数在线修正方法，其特征是，包括如下步骤： 

1)在工作空间内布置好发射站，完成发射站定向过程，记录发射站定向结果既每个发射站位姿参数； 

2)在工作空间内安装4个以上用于修正发射站位姿的接收器，并使每个接收器可接收到该测量区域内的所有发射站信息，用于安装接收器的支架由温度系数较小的殷钢或陶瓷材料制成并固连在工位地基上； 

3)采用已完成定向的发射站或已将坐标系统一到测量坐标系下的激光跟踪仪等高精度辅助定向设备测量每个用于位姿修正的接收器的坐标值，并将测量结果保存在上位机中作为基准值； 

4)当测量区域内某一发射站位姿发生改变影响测量精度时，采用位姿修正用接收器接收该发射站所发出的光信号，构建形如(1)式的方程组，由于接收器产生信号时其中心正好在发射站即光平面内，通过发射站光平面与接收器构造点-面几何约束关系解算发射站旋转四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn， 

其中R′_TXG由q′_TXG求得，q′_TXG及P′_TXG为初始定向时发射站位姿参数q_TXG及P_TXG加修正量δq_TXGn及δP_TXGn的形式，此时有δq_TXGn及δP_TXGn7个修正量待求，发射站光平面参数(a′_m，b′_m，c′_m，d′_m)在出厂时经标定得到，转台旋转角度θ₁、θ₂可测，如果接收器坐标(x_RXG，y_RXG，z_RXG)已知，则每个发射站可构造两个光平面与接收器的约束关系方程； 

5)采用四元数修正量δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn与初始定向时发射站位姿参数q_TXG、P_TXG通过(2)式(3)式计算位姿改变后的发射站新位姿参数R′_TXG及P′_TXG，如下： 

q′_TXG＝q_TXG+δq_TXG＝(q_TXG1+δq_TXG1，q_TXG2+δq_TXG2，q_TXG3+δq_TXG3，q_TXG4+δq_TXG4)  (2) 

P′_TXG＝P_TXG+δP_TXG＝(x_TXG+δx_TXG，y_TXG+δy_TXG，z_TXG+δz_TXG  (3) 

(2)(3)式中δP_TXG及δq_TXG分别为待求的发射站坐标修正量及四元数修正量，T表示转置。 

2.如权利要求1所述方法，其特征是，公式(7)及δq_TXGn及坐标修正量δP_TXGn由下列步骤获得： 

1)激光发射站的数学模型被抽象为绕公共转轴上一点的两个旋转的非平行半平面及一个以固定频率发射脉冲光的点光源，而接收器可简化为以靶面光学中心为中心的质点，组装完毕后发射站坐标系定义如下，以激光平面1与转轴的交点为激光发射站原点，旋转轴为Z轴，X轴为初始时刻，即转台转至固定位置，发射站发射脉冲光时，激光器1光轴所在位置，Y轴遵循右手定则，出厂前，对发射站旋转角速度ω进行设定，并标定发射站激光平面在初始位置处的平面ABCD参数，则发射站坐标系下光平面方程可表示为： 

a′₁、a′₂、b′₁、b′₂、c′₁、c′₂、d′₁、d′₂即为两个平面ABCD参数，当两平面激光分别扫过接收器时其在发射站坐标系下的两平面方程系数变为转台旋转角度θ₁、θ₂的函数： 

(m∈(1，2)) 

                                                                        (5) 

(m∈(1，2)) 

                                                                        (6) 

2)工业现场测量坐标系一般为现场已知的工位坐标系、设备坐标系或零件坐标系，WMPS系统在经过定向后，可确定每台激光发射站原点在测量坐标系下的坐标P_TXG及激光发射站坐标系到测量坐标系的旋转矩阵R_TXG，其中，发射站旋转矩阵R_TXG亦可用单位四元数q_TXG：(q_TXG1，q_TXG2，q_TXG3，q_TXG4)表示，当发射站两个扫描光分别到达接收器时，发射站转台转过角度分别为θ₁、θ₂时易知发射站旋两个转光平面方程在测量坐标系下的方程参数(a_TXG1(θ₁)，b_TXG1(θ₁)，c_TXG1(θ₁)，d_TXG1(θ₁))^T及(a_TXG2(θ₂)，b_TXG2(θ₂)，c_TXG2(θ₂)，d_TXG2(θ₂))^T可表示为： 

(m∈(1，2))    (7) 

3)当受到外界因素干扰，发射站n位姿发生偏移时，其旋转矩阵R_TXG变为R′_TXG，所对应的四元数q_TXG变为q′_TXG，发射站坐标P_TXG变为P′_TXG，偏移后的发射站位姿可以原有位姿参数加修正量的形式表示： 

q′_TXG＝q_TXG+δq_TXG＝(q_TXG1+δq_TXG1，q_TXG2+δq_TXG2，q_TXG3+δq_TXG3，q_TXG４+δq_TXG4) (2) 

P′_TXG＝P_TXG+δP_TXG＝(x_TXG+δx_TXG，y_TXG+δy_TXG，z_TXG+δz_TXG) (3) 

(2)(3)式中δP_TXG及δq_TXG分别为待求的发射站坐标修正量及四元数修正量； 

当发射站光平面扫过接收器时，由于接收器在平面内，方程(4)所描述的几何关系仍然成立，如此时接收器在测量坐标系下坐标通过预先测量已知，为(x_RXG y_RXG z_RXG)，由发射站与接收器之间的几何约束关系可得： 

)  (1) 

其中R′_TXG由q′_TXG求得，q′_TXG及P′_TXG为原始值加修正量形式，此时有δq_TXGn及δP_TXGn7 个修正量待求，发射站光平面参数(a′_m，b′_m，c′_m，d′_m)在出厂时经标定得到，转台旋转角度θ₁、θ₂可测，如果接收器坐标(x_RXG，y_RXG，z_RXG)已知，则每个发射站可构造两个光平面与接收器的约束关系方程，因此，当测量区域内有4以上坐标已知的接收器时可构造如下优化目标函数并求解发射站位姿修正量： 

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