CN111664792B - 一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法 - Google Patents

一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及航空制造技术领域，公开了一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法，在测量规划阶段，首先获得被测目标的移动轨迹并进行拟合，然后获取现场障碍物的包络盒，最后利用测量站位以及被测目标移动轨迹建立对应的曲面，并根据其与现场障碍物包络盒之间的关系，判断该站位是否满足测量要求。本申请在应用对象、可靠性以及适用场景方面具有更加明显的优势和区别。

Description

一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法
技术领域
本申请涉及航空制造技术领域，具体涉及一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法。
背景技术
随着科学技术的进步，工业产品尤其是航空航天产品的精度越来越高，大尺寸、高精度的数字化测量系统得到了广泛的应用。其中，激光跟踪仪由于其测量范围大、测量精度高并且能够实时测量动态目标，被广泛的应用于装配过程中的基准点动态测量、机床或运动机构的动态轨迹测量等测量任务。但在针对此类动态目标进行测量时，由于工业现场的障碍物以及被测目标本身的影响，会造成测量光线受到阻挡，进而引起测量目标的不可视或不可测，导致无法完成测量任务。目前处理此类问题，基本依靠人工判断或出现问题后反复试验迭代来解决，因此造成测量周期长、测量方案不可靠、成本高、劳动强度大等一系列问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请针对现有的使用激光跟踪仪对动态目标测量过程中，因缺乏理论方法指导，造成测量站位选择不合理的问题，对激光跟踪仪执行动态目标测量时的站位进行优化，提出了一种激光跟踪仪动态目标测量站位的判断方法。
为了实现上述发明目的，本申请的具体技术方案如下：
一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法，具体包括以下步骤：
a.获取被测目标的移动轨迹并进行拟合
在移动过程中，利用激光跟踪仪对被测目标进行实时坐标监控，以被测目标的三维空间坐标来描述其移动轨迹
f＝f(x，y，z)；
b.获取现场障碍物的包络盒
对于所有形状的障碍物，均简化为长方体包络盒；
c.获取激光跟踪仪靶球的移动轨迹，其移动轨迹可以表示为一系列离散点的集合
f＝f(x，y，z)＝{Pi，i＝1,2,3，...N}；
d.建立激光跟踪仪站位点S1(xs1，ys1，zs1)与移动轨迹上任意一点Pi(xi，yi，zi)之间的连线Li，那么两者之间的连线可表示为
Figure BDA0002494538650000021
e.判断两者之间的连线Li与包络盒的平面是否存在交点，若存在交点，则证明此站位点对此点进行测量时，光路会被遮挡，不满足可视性要求；若不存在交点，则证明此站位点对此点进行测量时，光路不会被遮挡，满足可视性要求。
f.遍历激光跟踪仪靶球的移动轨迹离散点的集合，若所有的点都满足可视性要求，则证明在此站位点对被测目标进行跟踪时，不会断光，满足测量时的可视性要求；否则，不满足要求。
优选地，所述步骤b中，对于所有形状的障碍物，其对应的外接长方体即为相应的包络盒。
本申请的有益效果：
(1)本申请在测量规划阶段，能够判断动态目标测量时的测量站位是否满足要求，并以此来指导实际测量操作，在整个目标点移动的过程中，激光跟踪仪都不会受到遮挡，不会出现断光的情况从而导致需要返回鸟巢点重新建立光路，因此，更加符合飞机对合、现场测量等实际工况，在应用对象、可靠性以及适用场景方面具有更加明显的优势和区别，能够缩短测量周期并同时降低作业人员的劳动强度。
(2)在本申请中，包络盒的建立不需要交互的指定支撑平面，建立的包络盒尺寸仅受零部件尺寸的限制，因此，在尺寸上来说相对更小，可以避免由于包络盒尺寸过大而造成的站位点误判，所以本申请的适应性更好。
附图说明
图1为本申请现场测量示意图；
图2为本申请障碍物包络盒求解示意图；
图3为本申请包络盒数学表示示意图；
图4为本申请站位可视性判断示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。
本实施例公开了一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法，具体包括以下步骤：
a.获取被测目标的移动轨迹并进行拟合
在图1中，被测目标从P1点运动至P2点，在移动过程中利用激光跟踪仪对被测目标进行实时的坐标监控，以被测目标的三维空间坐标来描述其移动轨迹，那么被测目标的移动轨迹可以表示为f＝f(x，y，z)；
b.获取现场障碍物的包络盒
在测量时，需要考虑测量空间内障碍物的影响，而对于所有形状的障碍物，均可以简化为长方体包络盒。如图2所示，包络盒的6个面可以利用其8个顶点分别表示为：
S1：V1→V2→V3→V4；
S2：V1→V5→V6→V2；
S3：V1→V5→V8→V4；
S4：V2→V6→V7→V3；
S5：V5→V6→V7→V8；
S6：V4→V3→V7→V8；
进一步地，在图3的坐标系中，包络盒的6个表面可以分别表示为：
S1：x＝x0,y∈[0,y0],z∈[0,z0]；
S2：y＝0,x∈[0,x0],z∈[0,z0]；
S3：z＝0,y∈[0,y0],x∈[0,x0]；
S4：z＝z0,y∈[0,y0],x∈[0,x0]；
S5：x＝0,y∈[0,y0],z∈[0,z0]；
S6：y＝y0,x∈[0,x0],z∈[0,z0]。
c.获取激光跟踪仪靶球的移动轨迹
如图3所示，激光跟踪仪靶球的移动轨迹可以表示为一系列离散点的集合
f＝f(x，y，z)＝{Pi，i＝1,2,3，...N}；
d.如图3所示，对于移动轨迹上的任意一点Pi(xi，yi，zi)，建立其与激光跟踪仪站位点S1(xs1，ys1，zs1)之间的连线Li，那么两者之间的连线则可以表示为
Figure BDA0002494538650000041
e.判断两者之间的连线Li与步骤b中的包络盒的任意一个平面是否存在交点，若存在交点则证明此站位点在对此点进行测量时，光路会被遮挡，不满足可视性要求；若与包络盒的任意一个平面均不存在交点，则证明此站位点对此点进行测量时，光路不会被遮挡，满足可视性要求。
f.遍历激光跟踪仪靶球的移动轨迹离散点的集合，如果所有的点都满足可视性要求，那么此站位点在对被测目标进行跟踪时，不会断光，满足可视性要求；否则，不满足要求。
进一步地，在步骤b中，对于所有形状的障碍物，其对应的外接长方体即为相应的包络盒。
在实际测量过程中，激光跟踪仪的靶球实时监控跟踪被测目标，因此，激光跟踪仪靶球的移动轨迹与被测目标的移动轨迹实际是相同的，所以靶球移动轨迹上的点与被测目标移动轨迹上的点，两者含义相同。
在本申请中，被测目标的移动轨迹是依据大部件调姿路径规划的结果，并通过计算机仿真生成其调姿路径上的离散点。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
a.获取被测目标的移动轨迹并进行拟合
在移动过程中，利用激光跟踪仪对被测目标进行实时坐标监控，以被测目标的三维空间坐标来描述其移动轨迹
f＝f(x，y，z)；
b.获取现场障碍物的包络盒
对于所有形状的障碍物，均简化为长方体包络盒；
c.获取激光跟踪仪靶球的移动轨迹，其移动轨迹可以表示为一系列离散点的集合
f＝f(x，y，z)＝{Pi，i＝1,2,3，...N}；
d.建立激光跟踪仪站位点S1(xs1，ys1，zs1)与移动轨迹上任意一点Pi(xi，yi，zi)之间的连线Li，那么两者之间的连线可表示为
Figure FDA0002494538640000011
e.判断两者之间的连线Li与包络盒的平面是否存在交点，若存在交点，则证明此站位点对此点进行测量时，光路会被遮挡，不满足可视性要求；若不存在交点，则证明此站位点对此点进行测量时，光路不会被遮挡，满足可视性要求；
f.遍历激光跟踪仪靶球的移动轨迹离散点的集合，若所有的点都满足可视性要求，则证明在此站位点对被测目标进行跟踪时，不会断光，满足测量时的可视性要求；否则，不满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种激光跟踪仪动态目标测量站位判断方法，其特征在于：所述步骤b中，对于所有形状的障碍物，其对应的外接长方体即为相应的包络盒。
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