CN104316007A - 基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及几何测量技术领域，特别是一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统；包括测量参考点阵、空间坐标测量设备以及测量系统计算机；可移动的空间坐标测量设备通过测量其周边的三个或以上不在同一直线上的参考点确定了测量设备在测量空间的相对位置，进而能把空间坐标测量设备测量被测物体时获得的所有测量数据转换到统一的测量空间工作坐标系下，大幅扩大可移动的空间坐标测量设备的测量范围，同时避免了传统蛙跳等测量方法带来的误差累积，实现高效、高精度大尺寸测量，另外，本发明可大幅减少大型测量设备的固定资产投资，提高了测量可靠性，维护和使用成本大幅降低。

Description

基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统
技术领域
本发明涉及几何测量技术领域，特别是一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统。
背景技术
尺寸在数米至数十米的中大型被测物体的测量在汽车整车、机车、大型成套设备、生产线、电力、船舶、海洋工程、航空航天等领域比较常见。目前的中大型物体测量，主要通过全站仪、激光跟踪仪、大空间激光扫描等设备完成。全站仪普及率高、测量距离远，但测量速度慢、功能有限、只适合数十米以上的大尺寸测量；激光跟踪仪测量精度高、功能强大，但设备昂贵、容易因激光被遮挡而出现测量死角；大空间激光扫描测量速度快、数据量大，但测量精度较低、测量死角多，不合适做高精度特征的精确测量。如何在工业现场完成高效率、高精度、低成本的测量，一直是困扰以上行业的一个难题。
发明内容
本发明为了解决目前在对中大型物体进行测量时存在的测量精度较低、测量成本高的问题而提供的一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统。
为达到上述功能，本发明提供的技术方案是：
一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，包括：
测量参考点阵：测量参考点阵：包括固定分布在测量空间中的若干个测量参考点，所述测量参考点的空间坐标经过标定；
空间坐标测量设备：可在所述测量空间中任意移动，用于测量所述测量参考点和被测物体；
测量系统计算机：与所述空间坐标测量设备相连接，用于处理所述空间坐标测量设备所测量的数据；
分布在所述测量空间中的所述测量参考点阵是经过标定的坐标已知的一组测量参考点，所述测量参考点在所述测量空间的位置坐标预存于和所述空间坐标测量设备相连的测量系统计算机中，可移动的所述空间坐标测量设备通过测量所述测量参考点阵的任意不在同一直线上的三个以上测量参考点确定其自身在所述测量空间内的位置，进而将可移动的所述空间坐标测量设备测量所得数据转换到所述测量空间的预设的全局坐标系。
优选地，所述空间坐标测量设备是可移动的三坐标测量设备。
优选地，所述测量参考点阵的分布与所述空间坐标测量设备的测量范围有关，所述空间坐标测量设备在所述测量空间内任意位置均可测得不在同一直线上的三个以上测量参考点，用于确定空间坐标测量设备在所述测量空间的位置。
优选地，所述三坐标测量设备是多关节式三维测量系统、红外跟踪光笔测量仪、非接触式三维扫描测量系统。
优选地，所述测量参考点是带安装把的锥座或球形参考点。
优选地，所述测量参考点上设置有识别编号。
优选地，所述测量空间由固定的地面和墙面构成，所述测量参考点固定安装在所述地面和墙面上。
优选地，所述测量参考点是相对稳定的预埋的锥孔或球形测量座，所述测量参考点的标定采用激光跟踪仪进行。
本发明的有益效果在于：一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，包括测量参考点阵、空间坐标测量设备以及测量系统计算机；可移动的空间坐标测量设备通过测量周边的三个或以上不在同一直线上的参考点确定了测量设备在测量空间的相对位置，进而把空间坐标测量设备测量被测物体时获得的所有测量数据转换到统一的测量空间工作坐标系下，大幅扩大可移动的空间坐标测量设备的测量范围，同时避免了传统蛙跳等测量方法带来的误差累积，实现高效、高精度大尺寸测量，另外，本发明可大幅减少大型测量设备的固定资产投资，提高了测量可靠性和测量效率，维护和使用成本大幅降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为测量参考点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明作进一步阐述：
如图1所示的一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，包括：实施测量任务的测量空间1、固定在测量空间1中的经过标定的若干个测量参考点21组成的测量参考点阵2、空间坐标测量设备3和与空间坐标测量设备3相连接的测量系统计算机4。
在本实施例中测量空间1为有稳固地坪的实验室，在实验室的稳固地面和墙面上分散安装有测量参考点21，如图2所示，测量参考点21为带安装把的锥座参考点，测量参考点21采用耐磨材料如铸铁等制成，在实际使用的过程中测量参考点21也可以采用测量端呈球状的球状参考点，空间坐标测量设备3采用用多关节式三坐标测量机，测量系统计算机4为与多关节式三坐标测量机连接的测量计算机。
在测量系统计算机4中，预先存有测量参考点阵2的标定数据，空间坐标测量设备3通过测量测量参考点阵2中的任意三个不在同一直线上的测量参考点21可以确定空间坐标测量设备3在测量空间1的位置，可把空间坐标测量设备3所得测量数据转换到统一的测量空间1工作坐标系下。测量大尺寸物体时，在测量空间1内，空间坐标测量设备3可以随意移动，在任意位置都把测量数据转换到测量空间1工作坐标系中，从而实现对大型物体的快速、准确测量。
在本发明的实施例中，操作者采用多关节式三坐标测量机对测量空间1位置A附近的三个测量参考点21进行测量，当然我们也可以根据实际的需要采用红外跟踪光笔测量仪、非接触式三维扫描测量系统等类似可移动三维测量设备，通过测量所得的三个参考点确定空间坐标测量设备3在测量空间1的位置完成坐标转换，此后在位置A空间坐标测量设备3所测得的数据均转换到测量空间1的同一个工作坐标系。当需要移动空间坐标测量设备3到位置B时，空间坐标测量设备3通过测量位置B附近的三个不在同一直线和平面上的测量参考点21来确定空间坐标测量设备3在测量空间1的新的位置完成坐标转换，此后在位置B所测得的数据均通过坐标变换转换到测量空间1工作坐标系下。至此，在位置A和位置B的测量数据均统一到测量空间1工作坐标系中，从而高效、精确地完成对大尺寸被测物体5的测量。
在实际的使用过程中，为了方便对测量参考点21进行标定时的识别，我们可以在测量参考点21上设置识别编号，也可以是空间位置随机分布，通过测量测量参考点21自身的空间坐标来识别确认。
当被测量物体不是位于实验室等永久性的测量空间1，而是位于户外等非永久性的测量空间1时，我们可以把测量参考点阵2安装在稳固的稳定性好的大理石地面和稳定性好的临时铁架子上，并在标定后、测量任务结束前确保安装有测量参考点21的物体不被移动。
当测量空间1更大，例如被测物可以是水坝、电站等时，测量参考点21我们可以采用相对稳定的预埋的球形测量座，测量参考点21的标定可以用卫星定位仪完成，当然，测量参考点21的标定所采用的设备或者空间坐标测量设备3我们可以采用其它高精度大尺寸测量设备如全站仪、激光跟踪仪等。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：包括：
测量参考点阵(2)：包括固定分布在测量空间(1)中的若干个测量参考点(21)，所述测量参考点(21)的空间坐标经过标定；
空间坐标测量设备(3)：可在所述测量空间(1)中任意移动，用于测量所述测量参考点(21)和被测物体(5)；
测量系统计算机(4)：与所述空间坐标测量设备(3)相连接，用于预存所述测量参考点阵(2)的相关数据、处理所述空间坐标测量设备(3)所测量的数据；
分布在所述测量空间(1)中的所述测量参考点阵(2)是经过标定的坐标已知的一组测量参考点(21)，所述测量参考点(21)在所述测量空间(1)的位置坐标预存于和所述空间坐标测量设备(3)相连的测量系统计算机(4)中，可移动的所述空间坐标测量设备(3)通过测量所述测量参考点阵(2)的任意不在同一直线上的三个以上测量参考点(21)确定其自身在所述测量空间(1)内的位置，进而将可移动的所述空间坐标测量设备(3)测量所得数据转换到所述测量空间(1)的预设的全局坐标系。
2.如权利要求1所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述空间坐标测量设备(3)是可移动的三坐标测量设备。
3.如权利要求1所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述测量参考点阵(2)的分布与所述空间坐标测量设备(3)的测量范围有关，所述空间坐标测量设备(3)在所述测量空间(1)内任意位置均可测得不在同一直线上的三个以上测量参考点(21)，用于确定空间坐标测量设备(3)在所述测量空间(1)的位置。
4.如权利要求2所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述三坐标测量设备是多关节式三维测量系统、红外跟踪光笔测量仪、非接触式三维扫描测量系统。
5.如权利要求1至4任意一项所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述测量参考点(21)是带安装把的锥座或球形参考点。
6.如权利要求1至4任意一项所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述测量参考点(21)上设置有识别编号。
7.如权利要求1至4任意一项所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述测量空间(1)由固定的地面和墙面构成，所述测量参考点(21)固定安装在所述地面和墙面上。
8.如权利要求1至3任意一项所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述测量参考点(21)是相对稳定的预埋的锥孔或球形测量座，所述测量参考点(21)的标定采用高精度大尺寸测量设备进行。
9.如权利要求8所述的基于测量参考点阵的低成本大尺寸精密几何尺寸测量系统，其特征在于：所述高精度大尺寸测量设备是激光跟踪仪。
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