CN113804142A - 测距定位方法、测距定位装置以及测距定位设备 - Google Patents

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CN113804142A CN202111098189.9A CN202111098189A CN113804142A CN 113804142 A CN113804142 A CN 113804142A CN 202111098189 A CN202111098189 A CN 202111098189A CN 113804142 A CN113804142 A CN 113804142A
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张兴斌
付敏
史丹丹
余海龙
谢曦宇
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Abstract

本发明提供了一种测距定位方法，其包括：通过第一传感器检测其到工件的第一距离；通过第二传感器检测其到工件的第二距离；通过第三传感器检测其到工件的第三距离；根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')；根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')；根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')；将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')和所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F；根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2‑4F))、圆心坐标为O(‑D/2，‑E/2)。

Description

测距定位方法、测距定位装置以及测距定位设备
技术领域
本发明涉及加工定位技术领域，尤其涉及一种测距定位方法、测距定位装置以及测距定位设备。
背景技术
在加工领域中，对于圆形工件的圆心和尺寸定位大都是采用设置工业相机进行视觉定位，先经过CCD相机抓取图片后，再经视觉处理及视觉算法计算得到工件圆心和半径，从而完成定位。
但是由于视觉定位技术的成本较高，需相机、镜头、光源配合使用，实现起来也较为复杂，对现场使用环境(如安装、光源打光等)要求较高，而且由于可能存在尺寸较大的工件，这时候要求的视野过大，但是CCD相机安装高度受限。因此需要一种能够解决上述问题的应用于圆形工件的测距定位方法、测距定位装置以及测距定位设备。
发明内容
本发明提供了一种测距定位方法、测距定位装置以及测距定位设备，旨在解决背景技术中提及的技术问题。
本发明提供了一种测距定位方法，包括：
通过第一传感器检测其到工件的第一距离D1；
通过第二传感器检测其到工件的第二距离D2；
通过第三传感器检测其到工件的第三距离D3；
根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')；
根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')；
根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')；
将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')和所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F；
根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))、圆心坐标为O(-D/2，-E/2)。
进一步的，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4；
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')；
将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径；
将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标；
将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
进一步的，还包括误差排除步骤，包括：
当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
进一步的，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4；
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')；
将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标；
将得到的所有圆心坐标依次连接围成多边形；
获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标；
根据所述校正后的圆心坐标获取其分别与所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')的距离值，根据所有距离值的平均值作为校正后的圆半径。
进一步的，所述“获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标”具体包括：
连接多边形上的其中两个顶点以将多边形划分为第一图形和第二图形；
分别获取第一图形和第二图形的重心坐标；
连接两重心坐标且两重心坐标的连线与两顶点的连线的交点为多边形的重心坐标。
本发明还提供了一种测距定位装置，所述装置包括：
第一测距模块，用于通过第一传感器检测其到工件的第一距离；
第二测距模块，用于通过第二传感器检测其到工件的第二距离；
第三测距模块，用于通过第三传感器检测其到工件的第三距离；
第一圆弧坐标获取模块，用于根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')；
第二圆弧坐标获取模块，用于根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')；
第三圆弧坐标获取模块，用于根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')；
圆心坐标获取模块，用于将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')和所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F，根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))、圆心坐标为O(-D/2，-E/2)。
进一步的，还包括：
第四测距模块，用于通过第四传感器检测其到工件的第四距离；
第四圆弧坐标获取模块，用于根据所述第四距离以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')；
圆心坐标获取模块，用于将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径；
圆心坐标校正模块，用于将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标；
圆半径校正模块，用于将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
进一步的，还包括：
数据偏差获取模块，用于当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
异常数据排除模块，用于当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
本发明还提供了一种测距定位设备，应用上述的测距定位方法，包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和工件置放位，所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器分别用于测量传感器自身到工件的距离，所述工件置放位用于放置圆形工件。
进一步的，还包括驱动装置，所述驱动装置用于带动所述第一传感器和/或所述第二传感器和/或所述第三传感器移动以调节位置。
本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
(1)成本较低，仅需要使用至少三个传感器即可满足对圆形工件的定位；
(2)而且由于仅设置至少三个传感器，所以安装起来简单方便，对使用环境要求不多，对于尺寸较大的工件也能实现定位。
(3)对于精度要求不高的圆形工件，可通过至少三个传感器快速方便进行尺寸测量和圆心定位。
应当理解的是，以上的一般描述和后面的细节描述仅仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
图1是本发明提供的一实施例的测距定位方法的步骤流程图。
图2是本发明提供的一实施例的测距定位装置的模块图。
图3是本发明提供的一实施例的测距定位设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本领域技术人员应当理解，本发明所称的“应用”、“应用程序”、“应用软件”以及类似表述的概念，是业内技术人员所公知的相同概念，是指由一系列计算机指令及相关数据资源有机构造的适于电子运行的计算机软件。除非特别指定，这种命名本身不受编程语言种类、级别，也不受其赖以运行的操作系统或平台所限制。理所当然地，此类概念也不受任何形式的终端所限制。
在加工领域中，对于圆形工件的圆心和尺寸定位大都是采用设置工业相机进行视觉定位，先经过CCD相机抓取图片后，再经视觉处理及视觉算法计算得到工件圆心和半径，从而完成定位。但是由于视觉定位技术的成本较高，需相机、镜头、光源配合使用，实现起来也较为复杂，对现场使用环境(如安装、光源打光等)要求较高，而且由于可能存在尺寸较大的工件，这时候要求的视野过大，但是CCD相机安装高度受限。。
请参阅图1，为了解决上述问题，本发明提供了一种测距定位方法，包括：
S10:通过第一传感器检测其到工件的第一距离D1。
S20:通过第二传感器检测其到工件的第二距离D2。
S30:通过第三传感器检测其到工件的第三距离D3。
S40:根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')。
S50:根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')。
S60:根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')。
S70:根据所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')和所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')求得对应的圆心坐标和圆半径，所述步骤S70具体包括：
S71:将所述第一圆弧坐标、所述二圆弧坐标和所述第三圆弧坐标分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F。
根据不共线的三个点确定外接圆的圆心和半径，从而可以在只设置三个传感器的情况下获取得到圆形工件的中心以及圆半径，成本较低，仅需要使用三个测距传感器即可满足要求，安装简单方便，对使用环境要求不多，对于精度要求不高的圆形工件，可快速方便进行尺寸测量和圆心定位。
S72:根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))、圆心坐标为O(-D/2，-E/2)。
本实施例中根据圆的标准公式(X-a)^2++(Y-b)^2+＝r^2和圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0结合可以求得，圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))，圆心坐标O(a，b)为(-D/2，-E/2)。
本公开实施例通过提供上述方案，至少实现了以下有益效果：成本较低，仅需要使用至少三个传感器即可满足对圆形工件的定位；而且由于仅设置至少三个传感器，所以安装起来简单方便，对使用环境要求不多，对于尺寸较大的工件也能实现定位；对于精度要求不高的圆形工件，可通过至少三个传感器快速方便进行尺寸测量和圆心定位。
本发明的一种实施例中，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4。
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')。
将所述第一圆弧坐标、所述第二圆弧坐标、所述第三圆弧坐标和所述第四圆弧坐标中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径。
将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标。
将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
由于传感器是通过测量自身到工件的距离，则当圆形工件的柱面存在凹凸或者不平等情形时，可能会导致测量得到的圆心坐标和圆半径与实际圆心坐标和实际圆半径存在偏差。而如果采用CCD相机视觉定位的方式，则不会存在由于柱面不平导致的数据误差问题。
而本实施例中通过增加第四传感器来获取更多的数据，三三组合并利用三点确定外接圆的方法获取得到多个圆心坐标和圆半径，进而再对获取得到的所有圆心坐标和所有圆半径求平均值以得到校正后的圆心坐标和校正后的圆半径，这样在一定程度上可以减小定位误差，提高加工的精度。另外应当说明的是，虽然本申请中只提及了第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，但是为了增大样本量和减小误差，增加第五传感器甚至更多传感器也属于本发明的一种实施方式。
本发明的一种实施例中，所述测距定位方法还包括误差排除步骤，包括：
当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
由于设置了多个传感器进行测量获取数据，则意味着可能会存在有传感器故障或者测量不准确的问题，本实施例中通过设置误差排除步骤来规避较大问题的数据偏差，先通过设置预设警戒值来作为对数据偏差的衡量，如果其中一个圆心坐标和离它最近的圆心坐标的距离大于预设警戒值，则意味着数据偏差过大，该圆心坐标的数据存在问题，应当在进行圆心坐标校正时排除该数据，进而规避了较大误差的数据对圆形坐标校正的干扰。
本发明的另一种实施例中，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4。
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')。
将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标。
将得到的所有圆心坐标依次连接围成多边形。
获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标。
根据所述校正后的圆心坐标获取其分别与所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')的距离值，根据所有距离值的平均值作为校正后的圆半径。
而本实施例中通过增加第四传感器来获取更多的数据，然而为了更加准确的获取准确的圆心坐标，将得到的所有圆心坐标依次连接围成多边形并获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标，从而可以获得更加精确的圆心坐标。
具体的，所述“获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标”具体包括：
连接多边形上的其中两个顶点以将多边形划分为第一图形和第二图形。
分别获取第一图形和第二图形的重心坐标。
连接两重心坐标且两重心坐标的连线与两顶点的连线的交点为多边形的重心坐标。
本实施例中，由于要获取多边形的重心位置，因此通过将多边形划分为两个图形，两个图形的重心连线与划分线的交点即为该多边形的重心，而且可以将图形无限划分直到变成三角形，由于三角形的重心可以通过中垂线直接获取，则可以一步步推导得到第一图形的重心和第二图形的重心，最终获取得到多边形的重心以作为校正后的圆心坐标。
在一种实施例中，本发明提供一种测距定位装置100，所述装置100存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行测距定位方法，包括：
S10:通过第一传感器检测其到工件的第一距离D1。
S20:通过第二传感器检测其到工件的第二距离D2。
S30:通过第三传感器检测其到工件的第三距离D3。
S40:根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')。
S50:根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')。
S60:根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')。
S70:根据所述第一圆弧坐标、所述第二圆弧坐标和第所述三圆弧坐标求得对应的圆心坐标和圆半径。
为了便于描述，将所述装置100拆分为功能模块架构，如图2所示，包括：
第一测距模块10，用于通过第一传感器检测其到工件的第一距离；
第二测距模块20，用于通过第二传感器检测其到工件的第二距离；
第三测距模块30，用于通过第三传感器检测其到工件的第三距离；
第一圆弧坐标获取模块40，用于根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y1')；
第二圆弧坐标获取模块50，用于根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y2')；
第三圆弧坐标获取模块60，用于根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X3'，Y3')；
圆心坐标获取模块70，用于根据所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')和所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')求得对应的圆心坐标和圆半径。
本发明的一种实施例中，所述装置存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行测距定位方法，所述测距定位方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4。
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')。
将所述第一圆弧坐标、所述第二圆弧坐标、所述第三圆弧坐标和所述第四圆弧坐标中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径。
将所述装置拆分为功能模块架构，包括：
第四测距模块，用于通过第四传感器检测其到工件的第四距离；
第四圆弧坐标获取模块，用于根据所述第四距离以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y4')；
圆心坐标获取模块，用于将所述第一圆弧坐标(X1'，Y1')、所述第二圆弧坐标(X'2，Y2')、所述第三圆弧坐标(X3'，Y3')和所述第四圆弧坐标(X'4，Y4')中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径；
圆心坐标校正模块，用于将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标；
圆半径校正模块，用于将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
本发明的一种实施例中，所述装置还包括：
数据偏差获取模块，用于当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
异常数据排除模块，用于当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
请参阅图3，本发明还提供了一种测距定位设备200，应用上述的测距定位方法，包括第一传感器10、第二传感器20、第三传感器30和工件置放位40，所述第一传感器10、所述第二传感器20和所述第三传感器30分别用于测量传感器自身到工件的距离，所述工件置放位40用于放置圆形工件300；本实施例中的测距定位设备成本较低，仅需要使用至少三个传感器即可满足对圆形工件300的定位，而且由于仅设置至少三个传感器，所以安装起来简单方便，对使用环境要求不多，对于尺寸较大的工件也能实现定位。
优选的，所述测距定位设备还包括驱动装置，所述驱动装置用于带动所述第一传感器10和/或所述第二传感器20和/或所述第三传感器30移动以调节位置，当工件300到达预定位置，而所述第一传感器10和/或所述第二传感器20和/或所述第三传感器30中的任一项检测不到工件300时(例如检测得到的距离超过可收纳的工件宽度或长度时)，控制无法测距的传感器移动直到传感器正对于工件且能实现测距，此时记录传感器的当前位置为原始坐标以供计算圆弧坐标；通过上述方法可以应用于不同尺寸大小的圆形工件，适应性广。
本发明还提供了一种计算机可读介质，其存储有上述的测距定位方法。
所述电子设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例所述的应用程序多开方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上文方法实施例所述的测距定位方法的步骤。其中，所述算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本申请的说明书和权利要求书中，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”及其变形，用于指定所陈述的特征、数值、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数值、步骤、部件或它们的组合。
本发明的一些特征，为阐述清晰，分别在不同的实施例中描述，然而，这些特征也可以结合于单一实施例中描述。相反，本发明的一些特征，为简要起见，仅在单一实施例中描述，然而，这些特征也可以单独或以任何合适的组合于不同的实施例中描述。
以上对本发明的测距定位的方法及装置的各个具体实施方式进行了具体描述。最后，应当说明的是，以上各具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而在不脱离本发明的技术方案的精神下，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种测距定位方法，其特征在于，包括：
通过第一传感器检测其到工件的第一距离D1；
通过第二传感器检测其到工件的第二距离D2；
通过第三传感器检测其到工件的第三距离D3；
根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X'1，Y'1)；
根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y'2)；
根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X'3，Y'3)；
将所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)和所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F；
根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))、圆心坐标为O(-D/2，-E/2)。
2.根据权利要求1所述的测距定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4；
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y'4)；
将所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)、所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)和所述第四圆弧坐标(X'4，Y'4)中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径；
将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标；
将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
3.根据权利要求2所述的测距定位方法，其特征在于，还包括误差排除步骤，包括：
当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
4.根据权利要求1所述的测距定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过第四传感器检测其到工件的第四距离D4；
根据所述第四距离D4以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y'4)；
将所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)、所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)和所述第四圆弧坐标(X'4，Y'4)中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标；
将得到的所有圆心坐标依次连接围成多边形；
获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标；
根据所述校正后的圆心坐标获取其分别与所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)、所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)和所述第四圆弧坐标(X'4，Y'4)的距离值，根据所有距离值的平均值作为校正后的圆半径。
5.根据权利要求4所述的测距定位方法，其特征在于，所述“获取多边形的重心作为校正后的圆心坐标”具体包括：
连接多边形上的其中两个顶点以将多边形划分为第一图形和第二图形；
分别获取第一图形和第二图形的重心坐标；
连接两重心坐标且两重心坐标的连线与两顶点的连线的交点为多边形的重心坐标。
6.一种测距定位装置，其特征在于，所述装置包括：
第一测距模块，用于通过第一传感器检测其到工件的第一距离；
第二测距模块，用于通过第二传感器检测其到工件的第二距离；
第三测距模块，用于通过第三传感器检测其到工件的第三距离；
第一圆弧坐标获取模块，用于根据所述第一距离D1以及所述第一传感器所在位置对应的第一坐标(X1，Y1)得到第一圆弧坐标(X1'，Y'1)；
第二圆弧坐标获取模块，用于根据所述第二距离D2以及所述第二传感器所在位置对应的第二坐标(X2，Y2)得到第二圆弧坐标(X'2，Y'2)；
第三圆弧坐标获取模块，用于根据所述第三距离D3以及所述第三传感器所在位置对应的第三坐标(X3，Y3)得到第三圆弧坐标(X'3，Y'3)；
圆心坐标获取模块，用于将所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)和所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)分别代入圆的一般公式X^2+Y^2+DX+EY+F＝0，求得D、E、F，根据D、E、F求得圆半径r＝1/2*(√(D^2+E^2-4F))、圆心坐标为O(-D/2，-E/2)。
7.根据权利要求6所述的测距定位装置，其特征在于，还包括：
第四测距模块，用于通过第四传感器检测其到工件的第四距离；
第四圆弧坐标获取模块，用于根据所述第四距离以及所述第四传感器所在位置对应的第四坐标(X4，Y4)得到第四圆弧坐标(X'4，Y'4)；
圆心坐标获取模块，用于将所述第一圆弧坐标(X'1，Y'1)、所述第二圆弧坐标(X'2，Y'2)、所述第三圆弧坐标(X'3，Y'3)和所述第四圆弧坐标(X'4，Y'4)中所有的任意三个坐标组合求得对应的圆心坐标和圆半径；
圆心坐标校正模块，用于将得到的所有圆心坐标求平均值以得到校正后的圆心坐标；
圆半径校正模块，用于将得到的所有圆半径求平均值以得到校正后的圆半径。
8.根据权利要求7所述的测距定位装置，其特征在于，还包括：
数据偏差获取模块，用于当获取得到所有圆心坐标后，计算得到任意两个圆心坐标之间的距离；
异常数据排除模块，用于当存在一圆心坐标与其他所有圆心坐标的距离中的最小值大于预设警戒值时，认定该圆心坐标以及对应的圆半径为错误数据并不作为获取所述校正后的圆心坐标和所述校正后的圆半径的参考数据。
9.一种测距定位设备，应用如权利要求1-5中任一项所述的测距定位方法，其特征在于，包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和工件置放位，所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器分别用于测量传感器自身到工件的距离，所述工件置放位用于放置圆形工件。
10.根据权利要求9所述的测距定位设备，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置用于带动所述第一传感器和/或所述第二传感器和/或所述第三传感器移动以调节位置。
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