CN108088389B - 一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置 - Google Patents

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CN108088389B CN201810102152.0A CN201810102152A CN108088389B CN 108088389 B CN108088389 B CN 108088389B CN 201810102152 A CN201810102152 A CN 201810102152A CN 108088389 B CN108088389 B CN 108088389B
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Abstract

本发明公开了一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置,包括如下步骤:检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集,记录为工况一数据并进行计算得到试件的形状。从而本发明不仅避免测量中对试件尺寸的限制,还可更加全面精确的测量出试件的轮廓、表面粗糙度等数据。

Description

一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置
技术领域
本发明涉及轮廓测量技术领域,特别涉及一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置。
背景技术
随着时代的发展,轮廓测量在机器人视觉、工业产品的加工和检测以及国防航天等领域都有着广泛而重要的应用意义。随着轮廓测量技术得到越来越多的关注,精密测量设备与系统已经成为先进制造技术的重要组成部分。早期的轮廓测量技术是对物体的位置、外形尺寸等进行的检测,随着生产设备的精度、效率和测量自动化程度的提高,对测量技术提出了更高的要求,传统的检测工具已经不能适用于复杂几何形状的零部件检测,也不能满足大批量生产发展的要求。
因此,现在出现了激光测量技术,它作为一种高效率的精密测量技术,其产生的前提一方面是由于生产发展的需要,另一方面是由于电子技术、计算机技术及精密加工技术的发展。经过几十年的发展,出现了各种新型的测量设备,如影响测量仪、表面轮廓测量仪等,现在已广泛的应用于机械制造、测量标较、仪器开发、汽车制造、航空和国防工业等各部门,通过此类设备不仅能测量形状复杂的外围轮廓,而且能成为一种模型量数字化的转换设备,因而被人们广泛的关注。但是由于这些新型的测量设备只能适用于一定的应用要求,在复杂自由曲面的测量中,不能快速、精确地获取大量关于曲面形状的数据点信息,而且对测量物体也有一定的要求。
例如,现有的激光轮廓仪的测量原理是把试件放在工作台上,将电感传感器探头伸到被测部位,按规定的X向移动范围开始测量。测量过程中,传感器由X向电机拖动并沿工件表面拾取单一截面内表面轮廓变化信号,同时X向光栅以0.5μm间距同步记录传感器相应位置信号,传感器的位移信号和光栅采样的X向位置信号经处理后进入计算机,根据的得到的两种坐标信息通过专门的轮廓仪软件处理得到各种需要的轮廓、波纹度、粗糙度等技术参数和曲线。
但是,通过上述方式使现有的激光轮廓仪虽然可以在一定程度上测出试件的轮廓、表面粗糙度、二维尺寸和二维位移等参数,但是在测量过程中可能会存在盲区,导致测量精度受到影响。且通过现有激光轮廓仪所能测量的试件尺寸有限制,一般只能对较小的试件进行测量,即测量存在局限性。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及测量装置,从而不仅可以进行大尺寸试件的测量,并且可以更加全面并且精确的测量试件的轮廓、表面粗糙度等数据。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种旋转式双激光轮廓测量方法,包括如下步骤:
检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;
控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;
旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新高度平面的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;
依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集,记录为工况一数据;
通过对工况一数据进行计算得到试件的形状。
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,在所述控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据的步骤之前,还包括步骤:
检测主机建立以旋转底座的旋转中心为坐标系原点的虚拟坐标系,并且定义一对激光测距仪分别为第一激光测距仪和第二激光测距仪,第一激光测距仪的横坐标为xa、第一激光测距仪的纵坐标为ya,第二激光测距仪的横坐标为xb、第二激光测距仪的纵坐标为yb
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,在所述控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据的步骤之前,还包括步骤:
使一对激光测距仪分别复位至支架的底部并对准试件的底面。
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,所述通过对工况一数据进行计算得到试件的形状的步骤具体包括:
根据工况一数据定义试件两侧轮廓检测点的坐标方程;
根据试件一侧轮廓检测点的坐标方程进行逆运算得出试件另一侧轮廓检测点的坐标方程;
对试件一侧轮廓检测点的坐标方程及试件另一侧轮廓检测点的坐标逆推方程进行插值计算;
得到试件在该平面高度的各对轮廓点的具体坐标位置。
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,所述根据工况一数据定义试件两侧轮廓检测点的坐标方程的步骤具体包括:
根据工况一数据定义试件上第一激光测距仪一侧的第一轮廓检测点的坐标为(
Figure 83904DEST_PATH_IMAGE001
),其坐标计算方程为:
Figure 735466DEST_PATH_IMAGE002
其中,xa为第一激光测距仪的横坐标,ya为第一激光测距仪的纵坐标,l1i为第一激光测距仪的测距值。
根据试件上第一轮廓检测点的坐标(x1i,y1i),得出试件第一初始轮廓检测点(x1pi,y1pi)的坐标如下:
Figure 436574DEST_PATH_IMAGE003
其中,其中β1i为试件任一点i对试件第一初始轮廓检测点的旋转角;
根据工况一数据定义试件上第二激光测距仪一侧的第二轮廓检测点的坐标为(x2j,y2j),其坐标计算方程为:
Figure 300625DEST_PATH_IMAGE004
其中,xb为第二激光测距仪的横坐标,yb为第二激光测距仪的纵坐标,l2j为第二激光测距仪的测距值,θb为第一激光测距仪与第二激光测距仪之间的夹角。
根据试件上第二轮廓检测点的坐标(x2j,y2j),得出试件第二初始轮廓检测点(
Figure 849418DEST_PATH_IMAGE005
)的坐标如下:
Figure 593252DEST_PATH_IMAGE006
其中,其中β2j为试件任一点j对试件第二初始轮廓检测点的旋转角。
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,所述根据试件一侧轮廓检测点的坐标方程进行逆运算得出试件另一侧轮廓检测点的坐标方程的步骤具体包括:
当第二初始轮廓检测点(
Figure 329127DEST_PATH_IMAGE007
)转至第一激光测距仪的轮廓检测点时,可以得到此时第二初始轮廓检测点到坐标原点的矢径为:
Figure 262448DEST_PATH_IMAGE008
该矢径转到与第一激光测距仪接触时,点 (x 2p3jy 2p3j)即与试件第一初始轮廓检测点的坐标重合,其坐标为:
Figure 843909DEST_PATH_IMAGE009
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,所述对试件一侧轮廓检测点的坐标方程及试件另一侧轮廓检测点的坐标逆推方程进行插值计算的步骤具体包括:
计算试件的第一初始轮廓检测点的转角为:
Figure 571694DEST_PATH_IMAGE010
计算试件的第二初始轮廓检测点的转角为:
Figure 794864DEST_PATH_IMAGE011
计算试件的第一初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure 453248DEST_PATH_IMAGE012
计算试件的第二初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure 711054DEST_PATH_IMAGE013
第一初始轮廓检测点至原点的矢径r2pcj通过其由第一激光测距仪至第二激光测距仪的转角进行线性插值得到:
Figure 813002DEST_PATH_IMAGE014
定义目标函数f为:
Figure 772737DEST_PATH_IMAGE015
其中N为试件旋转一周测点的个数;
求解目标函数f,得到xa、ya、xb、yb、θ0的值。
所述的旋转式双激光轮廓测量方法中,在所述得到试件在该平面高度的各对轮廓点的具体坐标位置的步骤之后,还包括步骤:
重复计算步骤,计算试件其余高度平面的各对轮廓点的坐标位置,整合得到试件的整体形状。
一种存储装置,所述存储装置存储有计算机程序,所述计算机程序适于被执行以实现如以上任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法。
一种旋转式双激光轮廓测量装置,包括检测区、与检测区连接的数据采集器以及与数据采集器连接的计算主机;
所述测试区包括安装底座、设置于安装底座上的旋转底座、设置于旋转底座两侧的支架、分别安装在支架两侧的第一激光测距仪和第二激光测距仪;
所述计算主机内设置有处理器、与所述处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有计算机程序,计算机程序适于被执行以实现如以上任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法;
所述处理器用于调用所述存储器中的计算机程序,以执行如以上任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法。
相较于现有技术,本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法、存储装置及其测量装置,所述旋转式双激光轮廓测量方法包括如下步骤:检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新高度平面的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集;通过对工况一数据进行计算得到试件的形状。从而本发明不仅极大避免测量中对试件尺寸的限制,还可以更加全面并且精确的测量出试件的轮廓、表面粗糙度等数据。
附图说明
图1为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量装置的结构示意图。
图2为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法的流程图。
图3为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法中步骤S50的流程图。
图4为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法中测量坐标示意图。
图5为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法中测点插值示意图。
图6为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法中半径和直径定义示意图。
图7为本发明提供的旋转式激光轮廓测量装置的检测区的结构示意图。
图中:10、数据采集器;20、计算主机;30、安装底座;31、第三伺服电机;32、感应识别装置;40、旋转底座;50、支架;51、第一激光测距仪;52、第二激光测距仪;53、第一升降轨道;54、第一伺服电机;55、第二升降轨道;56、第二伺服电机;57、限位开关;60、试样。
具体实施方式
本发明提供一种旋转式双激光轮廓测量方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,为本发明提供的一种旋转式双激光轮廓测量装置的结构示意图,所述测量装置包括检测区(图中未标号)、与检测区连接的数据采集器10以及与数据采集器连接的计算主机20;
所述测试区包括安装底座30、设置于安装底座30上的旋转底座40、设置于旋转底座40两侧的支架50、分别安装在支架50两侧的第一激光测距仪51和第二激光测距仪52,所述旋转底座40上用于放置试样60。
通过使用所述旋转式双激光轮廓测量装置对试件进行具体测量的过程中,首先需将试件放置在旋转底座上,并在试件随着旋转底座转动的过程中通过位于试件两侧的激光测距仪对试件进行点扫测量。请继续参阅图2,为本发明提供的旋转式双激光轮廓测量方法的流程图,通过该旋转式双激光轮廓测量方法结合上述测量装置对试件进行测量的步骤具体包括:
S10、检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;
S20、控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;
S30、旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新高度平面的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;
S40、依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集;
S50、通过对工况一数据进行计算得到试件的形状。
当旋转底座以预定转速带动试件转动时,在其转动特定角度后激光测距仪开始工作,此时激光测距仪测量到的试件的轮廓检测点可视为初始检测点(当然也可使激光测距仪先开始工作,再使旋转底座开始转动,将激光测距仪检测到的第一点作为初始检测点,然后只要同时记录旋转的角度数据和激光测距仪的测量数值即可)。之后,在激光测距仪重新检测到初始检测点时旋转底座停止转动,并在激光测距仪沿支架上升预定高度后,旋转底座重新开始转动并设定新的初始检测点。并且,在步骤S20之前,还包括步骤:使一对激光测距仪分别复位至支架的底部并对准试件的底面。即在激光测距仪开始检测之前,使一对激光测距仪复位至支架的底部并对准试件的底面(旋转底座的表面),保证一对激光测距仪可以由下至上完整的测得试件的轮廓数据。
在步骤S20中提及的试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据,其具体为第一激光测距仪和第二激光测距仪分别距离各个轮廓检测点的测距长度和测量时旋转底座由初始检测点转动至此时位置的角度(测量得到的数据均在数据采集仪中同步实现记录),并通过计算主机建立空间三维坐标系,代入上述测量数据并结合相应计算程序(如MATLAB,matrix&laboratory矩阵实验室)得到试件在该测量平面的不同角度位置的表面轮廓变化曲线,从而得到试件在该测量平面的形状。
如图4所示,在步骤S20之前,还包括步骤:检测主机建立以旋转底座的旋转中心为坐标系原点的虚拟坐标系,并且定义一对激光测距仪分别为第一激光测距仪和第二激光测距仪,第一激光测距仪的横坐标为xa、第一激光测距仪的纵坐标为ya,第二激光测距仪的横坐标为xb、第二激光测距仪的纵坐标为yb。实际测量中,请参阅图3,步骤S50具体包括:
S51、根据工况一数据定义试件两侧轮廓检测点的坐标方程;
S52、根据试件一侧轮廓检测点的坐标方程进行逆运算得出试件另一侧轮廓检测点的坐标方程;
S53、对试件一侧轮廓检测点的坐标方程及试件另一侧轮廓检测点的坐标逆推方程进行插值计算;
S54、得到试件在该平面高度的各对轮廓点的具体坐标位置。
并且,步骤S51具体包括:
根据工况一数据定义试件上第一激光测距仪一侧的第一轮廓检测点的坐标为(
Figure 782281DEST_PATH_IMAGE001
),其坐标计算方程为:
Figure 97856DEST_PATH_IMAGE002
其中,xa为第一激光测距仪的横坐标,ya为第一激光测距仪的纵坐标,l1i为第一激光测距仪的测距值。
根据试件上第一轮廓检测点的坐标(x1i,y1i),得出试件第一初始轮廓检测点(x1pi,y1pi)的坐标如下:
Figure 151131DEST_PATH_IMAGE003
其中,其中β1i为试件任一点i对试件第一初始轮廓检测点的旋转角;
根据工况一数据定义试件上第二激光测距仪一侧的第二轮廓检测点的坐标为(x2j,y2j),其坐标计算方程为:
Figure 614474DEST_PATH_IMAGE004
其中,xb为第二激光测距仪的横坐标,yb为第二激光测距仪的纵坐标,l2j为第二激光测距仪的测距值,θb为第一激光测距仪与第二激光测距仪之间的夹角。
根据试件上第二轮廓检测点的坐标(x2j,y2j),得出试件第二初始轮廓检测点(
Figure 365392DEST_PATH_IMAGE005
)的坐标如下:
Figure 849987DEST_PATH_IMAGE006
其中,其中β2j为试件任一点j对试件第二初始轮廓检测点的旋转角。
进一步的,步骤S52具体包括:
当第二初始轮廓检测点(
Figure 293738DEST_PATH_IMAGE007
)转至第一激光测距仪的轮廓检测点时,可以得到此时第二初始轮廓检测点到坐标原点的矢径为:
Figure 713218DEST_PATH_IMAGE008
该矢径转到与第一激光测距仪接触时,点 (x 2p3jy 2p3j)即与试件第一初始轮廓检测点的坐标重合,其坐标为:
Figure 579412DEST_PATH_IMAGE009
此点坐标(x 2p3jy 2p3j)应与第一激光测距仪所测得到的坐标重合。而在第二激光测距仪得到的测点与第一激光测距仪得到的测点可能不尽相同,两者的测点计算时需要进行插值,如图5所示,所述步骤S53具体包括:
计算试件的第一初始轮廓检测点的转角为:
Figure 604000DEST_PATH_IMAGE010
计算试件的第二初始轮廓检测点的转角为:
Figure 280969DEST_PATH_IMAGE011
计算试件的第一初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure 640275DEST_PATH_IMAGE012
计算试件的第二初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure 529733DEST_PATH_IMAGE013
第一初始轮廓检测点至原点的矢径r2pcj通过其由第一激光测距仪至第二激光测距仪的转角进行线性插值得到:
Figure 736724DEST_PATH_IMAGE016
定义目标函数f为:
Figure 771545DEST_PATH_IMAGE015
其中N为试件旋转一周测点的个数;
求解目标函数f,得到xa、ya、xb、yb、θ0的值。基于这5个参数的值,通过代入上述计算式可以得到工况一测点的坐标(即试件的形状)。即试件在不同高度平面(空间坐标系中z轴的不同位置)的轮廓形状。
得到了试件上个轮廓检测点的坐标后,试件在当前高度平面的截面(可视为形状多边形)的面积A以及其型心(Cx,Cy)可以分别通过下式得到:
Figure 165617DEST_PATH_IMAGE017
Figure 124346DEST_PATH_IMAGE018
Figure 110144DEST_PATH_IMAGE019
这里规定最后的顶点(x N+1,y N+1)与初始的顶点重合。
并且,尽管多边形不应该具有直径,但是为了与样本进行比较和方便起见,如图6所示,本发明定义半径R和直径D的术语:半径R是测量点I和型心C之间的距离。本发明将直径D定义为:连接测量点和多边形内部型心的线的部分;由于与多边形相交的线的相反点可能不仅仅满足测量点,故在计算中应使用插值得到(即图中内插点H,此过程通过matlab程序实现)。
在步骤S54之后,还包括步骤:重复计算步骤,计算试件其余高度平面的各个轮廓点的坐标位置,整合得到试件的整体形状。其中,计算步骤即为在试件其余高度平面进行步骤S51至步骤S53,从而得到试件的整体的轮廓检测点的具体坐标位置。
同时,基于上述的旋转式双激光轮廓测量方法,本发明还提供一种存储装置,所述存储装置中存储有计算机程序,所述计算机程序适于被执行以实现如本发明所述的旋转式双激光轮廓测量方法。并如图1所示,基于所述存储装置,在本发明提供的一种旋转式双激光轮廓测量装置中,所述计算主机内设置有处理器、与所述处理器通信连接的存储器(即上述存储装置),所述存储器存储有计算机程序,计算机程序适于被执行以实现本发明所述的旋转式双激光轮廓测量方法。具体的,所述计算机程序包括:
控制模块,用于开启数据采集器和激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;
记录模块,用于记录一对激光测距仪分别检测到的试件的轮廓检测点的检测数据。
运算模块,用于根据记录模块记录的检测数据计算得到试件各对轮廓检测点的具体坐标。
轮廓整合模块,用于根据试件的各对轮廓检测点的具体坐标整合得到试件的形状。
此外,请继续结合参阅图1和图7,在所述旋转式双激光轮廓测量装置中,所述旋转底座与安装底座转动连接,所述第一激光测距仪51、第二激光测距仪52均与支架50滑动连接。进一步的,所述支架50的一侧设置有第一升降轨道53和第一伺服电机54,所述第一升降轨道包括与第一伺服电机传动连接的第一传动带(图中未示出),所述第一激光测距仪安装于第一升降轨道上并与第一传动带固定连接;所述支架的另一侧设置有第二升降轨道55和第二伺服电机56,所述第二升降轨道包括与第二伺服电机传动连接的第二传动带(图中未示出),所述第二激光测距仪安装于第二升降轨道上并与第二传动带固定连接。当第一伺服电机及第二伺服电机工作时,可以带动第一激光测距仪和第二激光测距仪在支架上实现升降运动。
更进一步的,所述第一升降轨道53和第二升降轨道55的底部均设置有限位开关57,所述限位开关57的限位点与旋转底座的表面平齐。当第一激光测距仪和第二激光测距仪在下降过程中接触到限位开关的限位点时停止运动,此时第一激光测距仪和第二激光测距仪的测量点均对准旋转底座的表面,即完成激光测距仪的复位过程。
更进一步的,所述旋转底座的底部设置有感应块41,所述安装底座内设置有用于驱动旋转底座转动的第三伺服电机31以及用于识别感应块的感应识别装置32。优选的,所述感应识别装置为红外感应装置。可在感应识别装置识别到感应块时使第一激光测距仪和第二激光测距仪开始检测,并在感应识别装置再次识别到感应块时使第一激光测距仪和第二激光测距仪停止检测,同时及时反馈给计算主机,控制第一激光测距仪和第二激光测距仪在支架上升预定距离(如0.5μm)。
综上所述,本发明提供的一种旋转式双激光轮廓测量方法,包括如下步骤:检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新高度平面的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集,记录为工况一数据;通过对工况一数据进行计算得到试件的形状。从而本发明不仅极大避免测量中对试件尺寸的限制,还可以更加全面并且精确的测量出试件的轮廓、表面粗糙度等数据。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种旋转式双激光轮廓测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
检测主机分别开启数据采集器和位于试件两侧的一对激光测距仪,并控制旋转底座以预定转速带动试件转动;
控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据;
旋转底座旋转一周后,激光测距仪沿支架上升预定高度,并重新对试件进行新高度平面的点扫信息采集,记录试件在新高度平面的各对轮廓检测点的两侧测量数据;
依次重复上述步骤,直至完成对试件各高度平面的点扫信息采集,记录为工况一数据;
通过对工况一数据进行计算得到试件的形状;
其中,在所述控制一对激光测距仪对试件进行两侧点扫信息采集,记录试件在当前平面各对轮廓检测点的两侧测量数据的步骤之前,还包括步骤:
检测主机建立以旋转底座的旋转中心为坐标系原点的虚拟坐标系,并且定义一对激光测距仪分别为第一激光测距仪和第二激光测距仪,第一激光测距仪的横坐标为xa、第一激光测距仪的纵坐标为ya,第二激光测距仪的横坐标为xb、第二激光测距仪的纵坐标为yb;
使一对激光测距仪分别复位至支架的底部并对准试件的底面;
其中,所述通过对工况一数据进行计算得到试件的形状的步骤具体包括:
根据工况一数据定义试件两侧轮廓检测点的坐标方程;
根据试件一侧轮廓检测点的坐标方程进行逆运算得出试件另一侧轮廓检测点的坐标方程;
对试件一侧轮廓检测点的坐标方程及试件另一侧轮廓检测点的坐标逆推方程进行插值计算;
得到试件在该平面高度的各对轮廓点的具体坐标位置。
2.根据权利要求1所述的旋转式双激光轮廓测量方法,其特征在于,所述根据工况一数据定义试件两侧轮廓检测点的坐标方程的步骤具体包括:
根据工况一数据定义试件上第一激光测距仪一侧的第一轮廓检测点的坐标为(x1i,y1i),其坐标计算方程为:
x1i=xa-l1i
y1i=ya
其中,xa为第一激光测距仪的横坐标,ya为第一激光测距仪的纵坐标,l1i为第一激光测距仪的测距值;
根据试件上第一轮廓检测点的坐标(x1i,y1i),得出试件第一初始轮廓检测点(x1pi,y1pi)的坐标如下:
x1pi=x1igcosβ1i-y1igsinβ1i
y1pi=x1igsinβ1i+y1igcosβ1i
其中,其中β1i为试件任一点i对试件第一初始轮廓检测点的旋转角;
根据工况一数据定义试件上第二激光测距仪一侧的第二轮廓检测点的坐标为(x2j,y2j),其坐标计算方程为:
x2j=xb+l2jcosθb
y2j=yb+l2jsinθb
其中,xb为第二激光测距仪的横坐标,yb为第二激光测距仪的纵坐标,l2j为第二激光测距仪的测距值,θb为第一激光测距仪与第二激光测距仪之间的夹角;
根据试件上第二轮廓检测点的坐标(x2j,y2j),得出试件第二初始轮廓检测点(x2pj,y2pj)的坐标如下:
x2pj=x2jgcosβ2j-y2jgsinβ2j
y2pj=x2jgsinβ2j+y2jgcosβ2j
其中,其中β2j为试件任一点j对试件第二初始轮廓检测点的旋转角。
3.根据权利要求2所述的旋转式双激光轮廓测量方法,其特征在于,所述根据试件一侧轮廓检测点的坐标方程进行逆运算得出试件另一侧轮廓检测点的坐标方程的步骤具体包括:
当第二初始轮廓检测点(x2pj,y2pj)转至第一激光测距仪的轮廓检测点时,可以得到此时第二初始轮廓检测点到坐标原点的矢径为:
Figure QLYQS_1
该矢径转到与第一激光测距仪接触时,点(x2p3j,y2p3j)即与试件第一初始轮廓检测点的坐标重合,其坐标为:
Figure QLYQS_2
y2p3j=ya
4.根据权利要求3所述的旋转式双激光轮廓测量方法,其特征在于,所述对试件一侧轮廓检测点的坐标方程及试件另一侧轮廓检测点的坐标逆推方程进行插值计算的步骤具体包括:
计算试件的第一初始轮廓检测点的转角为:
θ1i=arctan(y1pi/x1pi)
计算试件的第二初始轮廓检测点的转角为:
θ2j=arctan(y2p3j/x2p3j)
计算试件的第一初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure QLYQS_3
计算试件的第二初始轮廓检测点至原点的距离为:
Figure QLYQS_4
第一初始轮廓检测点至原点的矢径r2pcj通过其由第一激光测距仪至第二激光测距仪的转角进行线性插值得到:
Figure QLYQS_5
定义目标函数f为:
Figure QLYQS_6
其中N为试件旋转一周测点的个数;
求解目标函数f,得到xa、ya、xb、yb、θ0的值。
5.根据权利要求1所述的旋转式双激光轮廓测量方法,其特征在于,在所述得到试件在该平面高度的各对轮廓点的具体坐标位置的步骤之后,还包括步骤:
重复计算步骤,计算试件其余高度平面的各对轮廓点的坐标位置,整合得到试件的整体形状。
6.一种存储装置,其特征在于,所述存储装置存储有计算机程序,所述计算机程序适于被执行以实现如权利要求1~5任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法。
7.一种旋转式双激光轮廓测量装置,其特征在于,包括检测区、与检测区连接的数据采集器以及与数据采集器连接的计算主机;
所述检测区包括安装底座、设置于安装底座上的旋转底座、设置于旋转底座两侧的支架、分别安装在支架两侧的第一激光测距仪和第二激光测距仪;
所述计算主机内设置有处理器、与所述处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有计算机程序,计算机程序适于被执行以实现如权利要求1-5任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法;
所述处理器用于调用所述存储器中的计算机程序,以执行如权利要求1-5任意一项所述的旋转式双激光轮廓测量方法。
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