CN104182095A - 移动式自定位激光3d投影系统 - Google Patents
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Abstract
移动式自定位激光3D投影系统属于精密测量与数字化装配技术领域。现有技术在将激光3D投影系统运用于大型构件曲面表面操作过程中需要不断标定激光3D投影系统。在本发明之移动式自定位激光3D投影系统中，在iGPS的定位范围内，均匀分布2～3个iGPS激光发射器，在iGPS激光发射器的激光信号投放范围内，分布若干iGPS激光接收传感器，由数据处理服务器控制iGPS的定位工作；在iGPS的定位范围内，激光3D投影仪位于投影仪自定位标定架几何中心，若干投影反射目标头布设在投影仪自定位标定架四周；所述若干iGPS激光接收传感器中的一部分均匀布置在投影仪自定位标定架上。当大型构件曲面表面进入投影区域后，本发明之移动式自定位激光3D投影系统将自动投影，无需专门对齐。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式自定位激光3D投影系统，属于精密测量与数字化装配技术领域。
背景技术
在大型构件曲面表面上操作，如附设其他部件等，需要在操作前对所述部件等在大型构件曲面表面上定位。如果人工按CAD定位模型定位，其精确度、一致性难以满足要求，而且效率低。现有技术采用激光3D投影系统将CAD定位模型聚焦成像在大型构件曲面表面上。为了能够按1:1的比例在大型构件曲面表面上精确成像，需要标定激光3D投影系统，也就是建立激光3D投影系统坐标系与大型构件曲面表面操作区域坐标系的联系。在标定过程中，需要借助于布设在大型构件曲面表面操作区域的投影反射目标头来进行。
然而，对于大型构件来说，因大型构件曲面表面操作区域的不同，需要不断改变激光3D投影系统的位置，因而也就需要不断重新标定激光3D投影系统，这是在将激光3D投影系统运用于大型构件曲面表面操作的过程中遇到的一个新的问题。当然，可以采用多个激光3D投影系统分别针对大型构件曲面表面的不同操作区域投影，不过，这种方案不仅使得操作现场显得十分杂乱，而且多个激光3D投影系统各自也需要标定，同样出现多次标定的问题。
更为突出的问题是，当无法在大型构件曲面表面操作区域布设投影反射目标头时，则无法标定激光3D投影系统。
发明内容
为了替代在将激光3D投影系统运用于大型构件曲面表面操作过程中对激光3D投影系统的标定，我们发明了一种移动式自定位激光3D投影系统。
在本发明之移动式自定位激光3D投影系统中，如附图所示，在iGPS的定位范围内，均匀分布2～3个iGPS激光发射器1，在iGPS激光发射器1的激光信号投放范围内，分布若干iGPS激光接收传感器2，由数据处理服务器3控制iGPS的定位工作；其特征在于，在iGPS的定位范围内，激光3D投影仪4位于投影仪自定位标定架5几何中心，若干投影反射目标头6布设在投影仪自定位标定架5四周；所述若干iGPS激光接收传感器2中的一部分均匀布置在投影仪自定位标定架5上。
依照本发明之方案，由iGPS固有的功能决定了iGPS激光发射器与iGPS激光接收传感器形成一个自适应定位系统。由该自适应定位系统精确定位测量场全局坐标系。由于投影仪自定位标定架5四周布设有投影反射目标头6，且投影仪自定位标定架5上还均匀布置有若干iGPS激光接收传感器2，因此，能够通过所述投影反射目标头6与所述iGPS激光接收传感器2之间的这种确定的相对几何位置关系，由所述自适应定位系统跟踪激光3D投影仪4在测量场中的空间位置，实现激光3D投影仪4的定位。同时，在激光3D投影系统工作过程中，所述若干iGPS激光接收传感器2除布置在投影仪自定位标定架5上的之外的其余部分布置在大型构件曲面表面7上的确定位置，这部分iGPS激光接收传感器2的数量与分布根据对大型构件曲面表面7表征需要优化确定，以最少的数量按大型构件曲面表面7形状特点分布。因此，大型构件曲面表面7在测量场中的空间位置也得以确定。所以，在该测量场内，激光3D投影仪4与大型构件曲面表面7之间具有确定的相对位置关系。且该自适应定位系统能够实时以跟踪测量的方式监控测量场内的激光3D投影仪4与大型构件曲面表面7之间相对位置关系微动量，掌握投影数据漂移情况，并且根据投影数据漂移情况矫正也就是重新对齐激光3D投影仪4的位置，使投影仪自定位标定架5上布设的投影反射目标头6都在激光3D投影仪4的可视范围之内，取得最佳的自动对齐结果，保证投影定位精度及投影定位重复精度。同理，当激光3D投影仪4需要从一个站位移动到另一个站位工作，依然能够被自动化对齐。总而言之，当大型构件曲面表面7进入投影区域后，本发明之移动式自定位激光3D投影系统将自动投影，无需专门对齐。
本发明其效果突出地表现在当大型构件进入投影区域后，在所述移动式自定位激光3D投影系统在大型构件曲面表面操作区域无法布设投影反射目标头6的情况下，也能实现激光3D投影仪与大型构件曲面表面7操作区域的自动对齐，无需先行专门完成激光3D投影仪4的对齐；由激光3D投影仪4将三维设计软件中的CAD定位模型投影至大型构件曲面表面操作区域上，确定实际需要附设部件的空间位置，据此完成附设操作。在大型构件曲面表面操作区域上附设其他部件的操作包括辅助设备安装、飞机蒙皮布设、飞机涂层铺设、复合材料检测、飞机整体喷涂等。
数据处理服务器3本身具有数据处理、数据保存、数据安全检测及过滤功能，用来建立由iGPS激光发射器1与iGPS激光接收传感器2组成的自适应定位系统的全局坐标系，定位激光3D投影仪4，实时以跟踪测量的方式监控测量场内的激光3D投影仪4与大型构件曲面表面7之间相对位置关系微动量，标定激光3D投影仪4与大型构件曲面表面7相对位置关系。
可见，本发明之移动式自定位激光3D投影系统能够完成三维数模如CAD定位模型向被投影目标物体承载面如大型构件曲面表面7的智能投影，无需采用工装夹具约束被投影目标物体承载面，在投影过程中能够自适应被投影目标物体承载面的位置变化，操作人员只需使用一台激光3D投影仪移动操作，完成大型构件曲面表面7各处的投影定位，减少了激光3D投影仪的数量，达到视线内投影的效果，大幅减少现场图纸的数量和明显降低操作人员出错几率。
附图说明
附图是本发明之移动式自定位激光3D投影系统结构示意图，该图同时作为摘要附图。
具体实施方式
在本发明之移动式自定位激光3D投影系统中，如附图所示，在iGPS的定位范围内，均匀分布2～3个iGPS激光发射器1，如3个iGPS激光发射器1围绕激光3D投影仪4及其投影范围分布。在iGPS激光发射器1的激光信号投放范围内，分布若干iGPS激光接收传感器2，由数据处理服务器3控制iGPS的定位工作。在iGPS的定位范围内，激光3D投影仪4位于投影仪自定位标定架5几何中心，若干投影反射目标头6布设在投影仪自定位标定架5四周。所述若干iGPS激光接收传感器2中的一部分均匀布置在投影仪自定位标定架5上。投影仪自定位标定架5为矩形。当投影仪自定位标定架5为正方形时，激光3D投影仪4位于所述正方形两条对角线交点处；在所述正方形的4个顶点处各有1个iGPS激光接收传感器2；在所述正方形的每个边上等距分布4个投影反射目标头6。激光3D投影仪4布置在距其投影区域1.5～2.0米处。
Claims (5)
1.一种移动式自定位激光3D投影系统，在iGPS的定位范围内，均匀分布2～3个iGPS激光发射器(1)，在iGPS激光发射器(1)的激光信号投放范围内，分布若干iGPS激光接收传感器(2)，由数据处理服务器(3)控制iGPS的定位工作；其特征在于，在iGPS的定位范围内，激光3D投影仪(4)位于投影仪自定位标定架(5)几何中心，若干投影反射目标头(6)布设在投影仪自定位标定架(5)四周；所述若干iGPS激光接收传感器(2)中的一部分均匀布置在投影仪自定位标定架(5)上。
2.根据权利要求1所述的移动式自定位激光3D投影系统，其特征在于，3个iGPS激光发射器(1)围绕激光3D投影仪(4)及其投影范围分布。
3.根据权利要求1所述的移动式自定位激光3D投影系统，其特征在于，投影仪自定位标定架(5)为矩形。
4.根据权利要求1、3所述的移动式自定位激光3D投影系统，其特征在于，当投影仪自定位标定架(5)为正方形时，激光3D投影仪(4)位于所述正方形两条对角线交点处；在所述正方形的4个顶点处各有1个iGPS激光接收传感器(2)；在所述正方形的每个边上等距分布4个投影反射目标头(6)。
5.根据权利要求1所述的移动式自定位激光3D投影系统，其特征在于，激光3D投影仪(4)布置在距其投影区域1.5～2.0米处。
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