CN114111700A - 测量装置、工程机械、测量方法和控制器 - Google Patents

测量装置、工程机械、测量方法和控制器 Download PDF

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CN114111700A CN202111393172.6A CN202111393172A CN114111700A CN 114111700 A CN114111700 A CN 114111700A CN 202111393172 A CN202111393172 A CN 202111393172A CN 114111700 A CN114111700 A CN 114111700A
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本公开涉及工程机械技术领域，特别涉及一种测量装置、工程机械、测量方法和控制器。其中，测量装置包括：激光发射系统，用于设置于机械臂的根部，并包括激光发射器和第一调节机构，激光发射器设置于第一调节机构上，第一调节机构调节激光发射器的俯仰角度和水平转动角度；和靶标系统，用于设置于机械臂的末端，并包括靶标和第二调节机构，靶标设置于第二调节机构上，并具有通孔，激光发射器所发射的激光从通孔穿过，第二调节机构控制靶标升降，以调节通孔中心距机械臂的高度。基于此，可同时测量机械臂在竖直方向和水平方向上的运动误差。

Description

测量装置、工程机械、测量方法和控制器
技术领域
本公开涉及工程机械技术领域，特别涉及一种测量装置、工程机械、测量方法和控制器。
背景技术
作为起重机、凿岩台车和多功能钻机等工程机械的重要组成部分，机械臂的定位精度，直接影响工程机械的作业质量和作业效率。
然而，在实际工作时，机械臂会因重力作用而在竖直方向上产生挠度误差，同时在水平摆动过程中，也会因加工误差和装配间隙等原因而在水平方向上产生摆动误差，这种竖直方向和水平方向上的运动误差，会影响机械臂的定位精度，降低作业质量和作业效率。
因此，有必要对机械臂在竖直方向和水平方向上的运动误差进行测量，以便通过对运动误差进行补偿等方式，来改善机械臂的定位精度，提升作业质量，提高作业效率。
可见，对机械臂在竖直方向和水平方向上的运动误差进行测量，具有重要意义。
发明内容
本公开旨在提供一种测量装置、工程机械、测量方法和控制器，以对机械臂在竖直方向和水平方向上的运动误差进行测量。
为了实现上述目的，本公开所提供的测量装置，包括：
激光发射系统，用于设置于机械臂的根部，并包括激光发射器和第一调节机构，激光发射器设置于第一调节机构上，第一调节机构调节激光发射器的俯仰角度和水平转动角度；和
靶标系统，用于设置于机械臂的末端，并包括靶标和第二调节机构，靶标设置于第二调节机构上，并具有通孔，激光发射器所发射的激光从通孔穿过，第二调节机构控制靶标升降，以调节通孔中心距机械臂的高度。
在一些实施例中，第一调节机构包括偏转机构和俯仰机构，偏转机构可偏转地设置于机械臂的根部，俯仰机构可俯仰地设置于偏转机构上，激光发射器设置于俯仰机构上，使得偏转机构调节激光发射器的水平转动角度，俯仰机构调节激光发射器的俯仰角度。
在一些实施例中，激光发射器设置于俯仰机构的沿转动轴线方向的中部。
在一些实施例中，第二调节机构包括第一杆和第二杆，第一杆通过第二杆与靶标连接，且第二杆可相对于第一杆伸缩，以控制靶标升降。
在一些实施例中，第二杆与第一杆螺纹连接。
在一些实施例中，第二杆上设有刻度，以标示通孔中心距机械臂的高度。
在一些实施例中，第二调节机构还调节靶标在横向上的位置，横向垂直于第二杆的伸缩方向以及机械臂的长度方向。
在一些实施例中，第二调节机构包括横杆，横杆沿着横向延伸，第二调节机构的第一杆沿着横杆可移动地连接于横杆，以调节靶标在横向上的位置。
在一些实施例中，第一杆包括竖段和横段，竖段与横段连接呈T字型，竖段与第二杆套接，横段与横杆套接。
在一些实施例中，激光发射系统包括角度测量装置，角度测量装置检测激光发射器的水平转动角度和俯仰角度。
在一些实施例中，角度测量装置包括第一角度传感器和第二角度传感器，第一角度传感器检测激光发射器的俯仰角度，第二角度传感器检测激光发射器的水平转动角度。
在一些实施例中，第一角度传感器设置于第一调节机构的俯仰机构上，第二角度传感器设置于第一调节机构的偏转机构上。
本公开所提供的工程机械，包括机械臂，并且还包括本公开任一实施例的测量装置，测量装置设置于机械臂上，并测量机械臂在竖直方向和水平方向的运动误差。
本公开所提供的测量方法，包括：
利用第一调节机构调节激光发射器，并利用第二调节机构调节靶标，使激光发射器所发出的激光穿过靶标的通孔；
确定通孔的中心距机械臂的高度h、激光发射器距机械臂的高度H、激光发射器的俯仰角度ω和水平转动角度θ；
基于通孔的中心距机械臂的高度h、激光发射器距机械臂的高度H和激光发射器的俯仰角度ω，确定机械臂在竖直方向上的运动误差ds，并基于激光发射器的水平转动角度θ，确定机械臂在水平方向上的运动误差dp。
在一些实施例中，在基于通孔的中心距机械臂的高度h、激光发射器距机械臂的高度H和激光发射器的俯仰角度ω，确定机械臂在竖直方向上的运动误差ds时，采用如下公式确定机械臂在竖直方向上的运动误差ds：
ds＝2*Lc*sin[(ωx-ω)/2]/sinωx
其中，Lc为机械臂的实际长度，Lc在机械臂未伸出时为L，并在机械臂伸出长度ΔL时为L+ΔL；ωx＝arctant[Lc/(H-h)]。
在一些实施例中，基于通孔的中心距机械臂的高度h、激光发射器距机械臂的高度H和激光发射器的俯仰角度ω，确定机械臂在竖直方向上的运动误差ds包括：
基于通孔的中心距机械臂的竖向高度h、激光发射器距机械臂的高度H、激光发射器在机械臂处于未伸出状态时的俯仰角度ω0，确定机械臂处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0；和/或，
基于通孔的中心距机械臂的竖向高度h、激光发射器距机械臂的高度H、激光发射器在机械臂处于伸出状态时的俯仰角度ωi，确定机械臂处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi。
在一些实施例中，基于激光发射器的水平转动角度θ，确定机械臂在水平方向上的运动误差dp包括：
基于激光发射器在机械臂处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定机械臂处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0；和/或，
基于激光发射器在机械臂处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定机械臂处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi。
在一些实施例中，在基于激光发射器在机械臂处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定机械臂处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0时，采用如下公式确定机械臂处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0：
dp0＝L*sinθ0
其中，L为机械臂处于未伸出状态时的长度。
在一些实施例中，在激光发射器在机械臂处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定机械臂处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi时，采用如下公式确定机械臂处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi：
dpi＝2*(L+ΔL)*sin[(θi-η)/2]*cos[(θi+η)/2]
其中，L为机械臂处于未伸出状态时的长度，ΔL为机械臂的伸出长度，η为机械臂的水平转动角度。
本公开所提供的控制器，包括存储器和耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令执行本公开任一实施例的测量方法。
基于本公开所提供的测量装置，可以同时测量机械臂在竖直方向和水平方向上的运动误差，有利于改善机械臂的定位精度，提高作业质量和作业效率。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例进行详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例中工程机械的结构简图。
图2为本公开实施例中激光发射系统的结构简图。
图3为本公开实施例中靶标系统的结构简图。
图4为本公开实施例中激光发射系统和靶标系统在机械臂上的安装示意图。
图5为本公开实施例中机械臂在竖直方向上的运动误差的计算原理图。
图6为本公开实施例中处于未伸出状态的机械臂在竖直方向上的运动误差的计算原理图。
图7为本公开实施例中处于伸出状态的机械臂在竖直方向上的运动误差的计算原理图。
图8为本公开实施例中处于未伸出状态的机械臂在水平方向上的运动误差的计算原理图。
图9为本公开实施例中处于伸出状态的机械臂在水平方向上的运动误差的计算原理图。
图10为本公开实施例中测量方法的流程示意图。
图11为本公开实施例中控制器的结构示意图。
附图标记说明：
100、工程机械；10、测量装置；20、机械臂；30、根部；40、末端；50、偏转铰接轴；
1、激光发射系统；11、激光发射器；12、第一调节机构；13、俯仰机构；14、偏转机构；15、角度测量装置；16、第一角度传感器；17、第二角度传感器；18、基座；19、安装孔；
2、靶标系统；21、靶标；22、第二调节机构；23、第一杆；24、第二杆；25、竖段；26、横段；27、横杆；28、安装座；29、通孔；
3、支架；
4、控制器；41、存储器；42、处理器；43、通信接口；44、总线；
Z、第一方向；X、第二方向；Y、第三方向。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
工程机械的机械臂通常重量较大，且关节较多，这就导致其容易在竖直方向上和水平方向上存在运动误差(也称定位误差或位置误差)。
此处以凿岩台车为例进行说明。凿岩台车是隧道及地下工程施工中经常使用的凿岩设备，一般具有2-3个大型机械臂进行自动化精准钻孔作业。凿岩台车的一个主要任务是把安装在末端的液压凿岩机，通过多关节串联机械臂以预先设计的姿态精准地定位到断面要求的位置，这一过程就是机械臂的自动定位过程。凿岩台车的机械臂较大且笨重，容易产生挠度变形，在竖直方向上存在较大的挠度变形误差。同时，凿岩台车的机械臂关节较多，各关节连接处存在大小不等的安装间隙，导致机械臂在水平方向上左右摆动时也存在误差。这两个方向上的误差严重影响机械臂的定位精度，会造成施工质量和施工效率的降低。
可见，机械臂在竖直方向和水平方向的运动误差直接影响机械臂的自动定位精度，进而影响工程机械的作业质量和作业效率。
因此有必要在工程机械臂出厂调试时、维修后以及由于工作磨损导致关节间隙变大后，对机械臂在水平方向和竖直方向上的运动误差进行测量和补偿，以减少运动误差的不利影响。
然而，目前并不存在能够对机械臂竖直方向和水平方向运动误差进行有效测量的装置和方法，相关技术中，通常只能对机械臂在竖直方向运动误差和水平方向运动误差中的一个进行测量，而无法同时对机械臂在竖直方向运动误差和水平方向运动误差中的另一个进行测量，测量维度较低，导致机械臂的定位精度较低，影响作业质量和作业效率的提升。
针对上述情况，本公开提供一种测量装置、工程机械、测量方法和控制器。
图1-图11示例性地示出了本公开的工程机械、测量装置、测量方法和控制器。
为了方便描述中，在本公开中，方位词如“上、下”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系均基于图1和图2中的坐标轴来定义，其中，坐标轴Z表示第一方向，在工程机械和机械臂正常工作时，第一方向Z具体为竖直方向；坐标轴X表示第二方向，该第二方向X为机械臂的水平摆动方向(也称偏转方向)，其与竖直方向垂直；坐标轴Y表示第三方向，该第三方向Y为机械臂的长度方向。
图1示例性地示出了工程机械的结构。
如图1所示，工程机械100包括机械臂20和测量装置10。
机械臂20具有根部30和末端40。机械臂20的根部30为非自由端，其与用于支撑机械臂20的支撑部件进行铰接，使得机械臂20能够进行竖直方向的摆动和水平方向的摆动。其中，机械臂20在竖直方向上的摆动，称为机械臂20的俯仰，机械臂20进行俯仰时所绕的铰接轴沿着第二方向X。机械臂20在水平方向上的摆动，称为机械臂20的偏转，机械臂20进行偏转时所绕的铰接轴称为偏转铰接轴50，其沿着竖直方向(即第一方向Z)延伸。机械臂20的末端40为自由端，其与机械臂20的根部30在机械臂20的长度方向(即第三方向Y)上相对。机械臂20的末端40和机械臂20的根部30一起，构成机械臂20在长度方向上的相对两端。
测量装置10是一种机械臂运动误差测量装置，其设置于机械臂20上，并用于测量机械臂20在竖直方向和水平方向上的运动误差。其中，机械臂20在竖直方向上的运动误差，即是指机械臂20因重力作用所产生的挠度变形误差。机械臂20在水平方向上的运动误差，即是指机械臂20在沿第二方向X偏转过程中所产生的误差。
由于测量装置10的测量维度较多，能够同时对机械臂20在竖直方向和水平方向上的运动误差进行测量，因此，方便对机械臂20在竖直和水平两个方向上的运动误差均进行准确补偿，实现对机械臂20更准确地定位。
图1中仅主要示出了机械臂20和测量装置10，但这并不意味着本公开所提供的工程机械100仅包括机械臂20和测量装置10，实际上，工程机械100也可以包括其他组成部分，例如，在工程机械100为起重机、凿岩台车和多功能钻机等工程车辆时，工程机械100还同时包括车体和转台等其他结构部件。
为了使测量装置10能够同时对机械臂20在竖直方向和水平方向上的运动误差进行测量，在本公开的实施例中，测量装置10包括激光发射系统1和靶标系统2。
图1中仅大致示出了激光发射系统1和靶标系统2的结构，激光发射系统1和靶标系统2更详细的结构分别在图2和图3中示出。
结合图1和图2可知，激光发射系统1设置于机械臂20的根部30，并包括激光发射器11和第一调节机构12，激光发射器11设置于第一调节机构12上，第一调节机构12调节激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度。激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，分别指激光发射器11在第一方向Z(即竖直方向)和第二方向X上的转动角度，也就是说，激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度分别与机械臂20的俯仰角度和水平转动角度在相同方向上。
结合图1和图3可知，靶标系统2设置于机械臂20的末端40，并包括靶标21和第二调节机构22，靶标21设置于第二调节机构22上，并具有通孔29，激光发射器11所发射的激光从通孔29穿过，第二调节机构22控制靶标21升降，以调节通孔29中心距机械臂20的高度。
基于上述设置，使用时，如图1所示，只需将激光发射系统1和靶标系统2分别安装于机械臂20的根部30和末端40，并使激光发射器11发出的激光始终穿过靶标21的通孔29，即可对机械臂20在竖直方向上和水平方向上的运动误差进行测量。
其中，由于激光发射系统1和靶标系统2设置于机械臂20上，二者可以在机械臂20产生运动误差时随机械臂20一起运动，因此，通过利用激光发射系统1的第一调节机构12调节激光发射系统1的激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，并利用靶标系统2的第二调节机构22调节靶标系统2的靶标21的高度，来控制激光发射器11所发出的激光始终穿过靶标21的通孔29，可以实现对机械臂20竖直方向和水平方向运动误差的跟随反映，从而使得可以基于该测量装置10的参数数据，来实现对机械臂20在竖直方向上和水平方向上的运动误差的测量。
在确定机械臂20在两个方向上的运动误差的过程中，所需要的测量装置10的参数数据，包括通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H、激光发射器11的俯仰角度ω和激光发射器11的水平转动角度θ。这些参数数据，均是在激光发射器11所发出的激光恰好穿过靶标21的通孔29的情况下的数据。其中，激光发射器11的俯仰角度ω和水平转动角度θ随着机械臂20的状态不同而不同，具体可以通过检测得到。例如，参照图2，一些实施例中，激光发射系统1包括角度测量装置15，角度测量装置15检测激光发射器11的水平转动角度和俯仰角度。具体地，如图2所示，一些实施例中，角度测量装置15包括第一角度传感器16和第二角度传感器17，第一角度传感器16检测激光发射器11的俯仰角度，第二角度传感器17检测激光发射器11的水平转动角度。
由于测量装置10可以对机械臂20在竖直方向和水平方向上的运动误差进行跟随反映，因此，基于所提供的测量装置10，可以实现对机械臂20在任意位置处两个方向上运动误差的测量，不但包括机械臂20在零位时竖直方向和水平方向上运动误差的测量，同时也包括机械臂20在工作位置时竖直方向和水平方向上运动误差的测量。其中，零位是指机械臂20未伸出时的状态，此时，机械臂20的实际长度Lc为机械臂20的未伸出时的长度(即初始长度)L，即，Lc＝L，机械臂20未水平偏转，水平偏转角度为0；工作位置是指机械臂20伸出时的状态，此时，机械臂20的实际长度Lc为机械臂20的初始长度L与机械臂20的伸出长度ΔL之和，即，Lc＝L+ΔL，机械臂20存在水平偏转，水平偏转角度计为η。
机械臂20在竖直方向和水平方向上的运动误差分别计为ds和dp。ds和dp的确定原理和确定方法结合图4-9大致说明如下。
图4示出了激光发射系统1和靶标系统2在机械臂20上的安装示意图。该图4与图1的区别主要是对激光发射系统1、靶标系统2和机械臂20进行了进一步地抽象和简化。
参见图4，并结合图1，为了方便激光发射系统1的激光发射器11所发出的激光对准靶标系统2的靶标21的通孔29，一些实施例中，激光发射系统1通过支架3安装于机械臂20上。支架3沿着第一方向Z延伸，将激光发射系统1支撑于较高的位置，使激光发射系统1位于靶标系统2的上方，这样，激光发射器11向斜下方发出激光，可以较为方便地照射到靶标21上，从通孔29中穿过。在图4中，激光发射器11所发出的激光大致用倾斜的虚线表示。
由于激光发射系统1位于靶标系统2上方，因此，激光发射器11距机械臂20的高度H大于通孔29的中心距机械臂20的高度h，即，H>h，二者之间的高度差为H-h。可以理解，激光发射器11距机械臂20的高度H是指激光发射器11与机械臂20之间沿第一方向Z的距离；通孔29的中心距机械臂20的高度h是指通孔29的中心与机械臂20之间沿第一方向Z的距离。
基于图4，进一步建立竖直方向和水平方向运动误差的计算模型分别如图5-7以及图8-9所示。
其中，图5-7示出机械臂20在竖直方向的运动误差ds的计算原理图。在图5-7中，粗实线OA表示激光发射器11与通孔29中心之间的高度差H-h，粗实线OB表示机械臂20不存在运动误差时的理想姿态，点状曲线OC表示机械臂20发生挠度变形后的姿态，倾斜的虚线AB和虚线AC分别表示激光发射器11在机械臂20不存在运动变形时和发生挠度变形后所发出的激光。如此，虚线AB与粗实线OA之间的夹角ωx为机械臂20不存在运动误差时的理想状态下，激光发射器11的俯仰角度，也可称为激光发射器11的理想俯仰角度；虚线AC与粗实线OA之间的夹角ω为机械臂20发生挠度变形后，激光发射器11的俯仰角度；C点至粗实线OB之间的垂直距离CD即为机械臂20在竖直方向的运动误差ds。
所以，确定机械臂20在竖直方向的运动误差ds，也就是确定CD的长度。
由于一般，机械臂20的挠度变形远小于机械臂20的实际长度Lc，并且，激光发射器11与通孔29中心之间的高度差H-h，也远小于机械臂20的实际长度Lc，也就是说，机械臂20的实际长度Lc通常远大于H-h和BC长度，所以，可以认为AB长度大致等于AC长度，且CD长度大致等于BC长度，也就是说，AB≈AC，且机械臂20在竖直方向的运动误差ds满足如下公式：
ds＝CD≈BC (1)。
由于AB≈AC，因此，图5-7中的三角形ΔABC可以看作等腰三角形。在此基础上，做三角形ΔABC的中垂线AE，可以得到如下公式：
BC＝2BE (2)。
并且，如图5所示，在三角形AEB中，BE的长度计算公式为：
BE＝AB*sin[(ωx-ω)/2](3)。
其中，AB和ωx可以由三角形AOB的几何关系确定。
具体地，AB的长度计算公式为：
AB＝Lc/sinωx (4)。
ωx的计算公式为：
ωx＝arctant[Lc/(H-h)] (5)。
将公式(5)和(4)代入(3)中，并将公式(3)再代入(2)中，然后将公式(2)代入到公式(1)中，则得到机械臂20在竖直方向的运动误差ds的计算公式为：
ds≈BC＝2*Lc*sin[(ωx-ω)/2]/sinωx (6)。
可见，机械臂20在竖直方向的运动误差ds可以基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11的俯仰角度ω来确定，具体来说，可以基于机械臂20的实际长度Lc、通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11的俯仰角度ω来确定。
其中，机械臂20的实际长度Lc以及激光发射器11的俯仰角度ω随机械臂20状态不同而取值不同。激光发射器11的俯仰角度ω的具体值可以通过检测得到。机械臂20的实际长度Lc可以根据机械臂20的伸出状态确定。在机械臂20未伸出的情况下，机械臂20的实际长度Lc＝L，相应的ωx＝arctant[Lc/(H-h)]＝arctant[L/(H-h)]。在机械臂20伸出长度ΔL的情况下，机械臂20的实际长度Lc＝L+ΔL，相应的ωx＝arctant[Lc/(H-h)]＝arctant[(L+ΔL)/(H-h)]。为了方便区分，将机械臂20未伸出时的ωx和机械臂20伸出长度ΔL时的ωx分别计为ω1和ω2，并将机械臂20未伸出时的ω和机械臂20伸出长度ΔL时的ω分别计为ω0和ωi，相应地，将机械臂20未伸出时的ds和机械臂20伸出长度ΔL时的ds分别计为ds0和dsi，在此基础上，可以基于图5，得到机械臂20未伸出状态下和伸出状态下的竖直方向运动误差的计算模型，分别如图6和图7所示。
其中，图6示出机械臂20处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0的计算模型。参照图6，并结合公式(6)，得到机械臂20处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0的计算公式为：
ds0≈BC＝2*L*sin[(ω1-ω0)/2]/sinω1 (7)。
其中，ω1的计算公式为：
ω1＝arctant[L/(H-h)] (8)。
可见，可以基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11处于未伸出状态时的俯仰角度ω0，来确定机械臂20处于未伸出状态下在竖直方向上的运动误差ds0，具体来说，可以基于机械臂20处于未伸出状态时的实际长度L、通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11处于未伸出状态时的俯仰角度ω0，来确定机械臂20处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0。
图7示出机械臂20处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi的计算模型。参照图7，并结合公式(6)，得到机械臂20处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi的计算公式为：
dsi≈BC＝2*(L+ΔL)*sin[(ω2-ωi)/2]/sinω2 (9)。
其中，ω2的计算公式为：
ω2＝arctant[(L+ΔL)/(H-h)] (10)。
可见，可以基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11处于伸出状态时的俯仰角度ωi，来确定机械臂20未伸出状态下在竖直方向的运动误差dsi，具体来说，可以基于机械臂20处于未伸出状态时的实际长度L+ΔL、通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11处于伸出状态时的俯仰角度ωi，来确定机械臂20处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi。
可见，基于本公开实施例所提供的测量装置10，不但可以实现对机械臂20未伸出状态下在竖直方向上的运动误差的测量，同时也可以实现对机械臂20伸出状态下在竖直方向上的运动误差的测量，并且，测量过程简单方便，测量精度较高。
图8-9示出机械臂20在水平方向上的运动误差dp的计算原理图。
其中，图8示出机械臂20未伸出时在水平方向上的运动误差dp的计算原理图。图8中，粗实线OB表示机械臂20不存在运动误差时的理想姿态，点状曲线OF表示机械臂20发生偏转变形后的姿态，虚直线OF表示激光发射器11所发出的激光。如此，虚直线OF与粗实线OB之间的夹角为激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，F点至粗实线OB之间的垂直距离FG为处于未伸出状态时的机械臂20在水平方向上的运动误差dp0。
所以，确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0，也就是确定FG的长度，即，dp0满足如下公式：
dp0＝FG (11)。
根据图8的几何关系可知，FG的长度计算公式为：
FG＝OF*sinθ0 (12)。
其中，OF长度与OB长度相差不大，因此，可以认为OF长度大致等于OB长度，即，OF长度满足如下公式：
OF≈OB＝L (13)。
将公式(13)和(12)带入公式(11)，即可得到机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0的计算公式为：
dp0＝L*sinθ0 (14)。
其中，L为机械臂20未伸出时的长度，也即为机械臂20的初始长度；θ0激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度，可以通过测量得到。
可见，基于激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，可以确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0，具体来说，可以基于机械臂20未伸出时的长度L以及激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，来确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0。具体来说，公式(14)为机械臂20未伸出且未水平偏转时在水平方向上的运动误差dp的计算公式。
图9示出机械臂20伸出时在水平方向上的运动误差dp的计算原理图。图9中，竖直的虚线表示机械臂20在伸出状态下未发生水平偏转时的位置，粗实线OB表示处于伸出状态的机械臂20在水平偏转η角度时的理想位置，点状曲线OF’表示机械臂20产生水平运动误差时的位置，虚直线OF’表示激光发射器11在机械臂20产生水平运动误差时所发出的激光。如此，虚直线OF’与竖直虚线之间的夹角θi为激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的水平转动角度，F’点与B点在F’点所在水平直线上的投影G’之间的距离F’G’为处于伸出状态时的机械臂20在水平方向上的运动误差dpi。
根据图9所示的几何关系，可以确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi满足如下公式：
dpi＝F’G’＝F’B*cos∠BF’G’ (15)。
由于机械臂20的实际长度远大于机械臂20的运动误差，因此，在图9中，可以认为OB长度约等于OF’长度，即，OB≈OF’。在此基础上，图9中的三角形OBF’可以看作等腰三角形。因此，做三角形ΔOBF’的中垂线OH，可以得到如下公式：
F’B＝2BH＝2*OB*sin∠BOH＝2*(L+ΔL)*sin[(θi-η)/2] (16)。
并且，根据图9的几何关系，可以得到∠BF’G’的计算公式如下：
∠BF’G’＝∠BF’O-∠G’F’O (17)。
其中，∠BF’O的计算公式为：
∠BF’O＝90°-∠F’OH＝90°-(θi-η)/2 (18)。
∠G’F’O的计算公式为：
∠G’F’O＝90°-θi (19)。
将公式(19)和(18)代入公式(17)中，可得到∠BF’G’的计算公式为
∠BF’G’＝90°-(θi-η)/2-(90°-θi)＝(θi+η)/2 (20)。
再将公式(20)和(16)均代入公式(15)，于是得到机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi的计算公式为：
dpi＝2*(L+ΔL)*sin[(θi-η)/2]*cos[(θi+η)/2] (21)。
可见，基于激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的水平转动角度θi，可以确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi，具体来说，可以基于机械臂20伸出时的长度L+ΔL、机械臂20的水平偏转角度η和激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi。具体来说，公式(21)为机械臂20伸出且水平偏转时在水平方向上的运动误差dp的计算公式。
可见，基于本公开实施例所提供的测量装置10，不但可以实现对机械臂20未伸出状态下在水平方向上的运动误差的测量，同时也可以实现对机械臂20伸出状态下在水平方向上的运动误差的测量，并且，测量过程简单方便，测量精度较高。
综合前面对图5-图9的描述可知，基于本公开实施例所提供的测量装置10，既可以实现对机械臂20在竖直方向上运动误差的测量，也可以实现对机械臂20在水平方向上运动误差的测量，并且，由于测量装置10的激光发射系统1中的激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度均可调，同时，靶标系统2中的靶标21的高度可调，因此，无论是竖直方向上的运动误差，还是水平方向上的运动误差，均既包括机械臂20零位的运动误差，也可以包括机械臂20任意工作位置的运动误差。由于可以实现机械臂20的多维度的运动误差测量，因此，有利于更精准地对机械臂20进行定位补偿，有效提高机械臂20的定位精度，提升机械臂20的工作效率和工作质量。
其中，为了方便调节激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，参见图2，在一些实施例中，第一调节机构12包括偏转机构14和俯仰机构13，偏转机构14可偏转地设置于机械臂20的根部30，俯仰机构13可俯仰地设置于偏转机构14上，激光发射器11设置于俯仰机构13上，使得偏转机构14调节激光发射器11的水平转动角度，俯仰机构13调节激光发射器11的俯仰角度。
具体地，如图2所示，俯仰机构13的转动轴线沿着第二方向X，使得俯仰机构13绕自身转动轴线转动时，可以带动设置在俯仰机构13上的激光发射器11绕着俯仰机构13的转动轴线摆动，实现俯仰。偏转机构14的转动轴线沿着第一方向Z，使得偏转机构14绕自身的转动轴线转动时，可以带动俯仰机构13和俯仰机构13上的激光发射器11绕着偏转机构14的转动轴线摆动，实现水平方向的偏转。如图1所示，激光发射系统1安装于机械臂20上时，偏转机构14的转动轴线可以与机械臂20的偏转铰接轴50同轴。
由于由俯仰机构13和偏转机构14分别调节激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，因此，激光发射器11俯仰角度和水平转动角度的调节可以独立进行，调节灵活度更高，同时，也便于实现对激光发射器11俯仰角度和水平转动角度更精准地调节。并且，由于俯仰机构13设置于偏转机构14上，因此，整体结构也较为简单紧凑。
在激光发射系统1包括俯仰机构13和偏转机构14的情况下，激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，则分别为俯仰机构13的转动角度和偏转机构14的转动角度。此时，为了方便检测激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度，参照图2，一些实施例中，俯仰机构13上设有第一角度传感器16，以通过检测俯仰机构13的俯仰角度，来实现对激光发射器11俯仰角度的检测；同时，偏转机构14上设有第二角度传感器17，以通过检测偏转机构14的水平转动角度，来实现对激光发射器11水平转动角度的检测。
其中，参见图2，在一些实施例中，激光发射器11设置于俯仰机构13的沿转动轴线方向的中部。这样，方便实现对机械臂20运动误差更准确的测量。
另外，为了方便调节靶标21的高度，参见图3，在一些实施例中，第二调节机构22包括第一杆23和第二杆24，第一杆23通过第二杆24与靶标21连接，且第二杆24可相对于第一杆23伸缩，以控制靶标21升降。基于此，第一杆23和第二杆24组合形成可伸缩的伸缩机构，只需控制第二杆24相对于第一杆23伸缩，即可控制靶标21升降，实现对通孔29中心距机械臂20高度的调节，简单方便。
其中，一些实施例中，第二杆24与第一杆23螺纹连接。这样，旋拧第二杆24，即可使第二杆24相对于第一杆23伸缩，并且，旋拧后，第二杆24可以在螺纹作用下，保持于相应位置，实现第二杆24在相应位置的锁定，一方面，第二杆24每次伸缩后，可以可靠保持于相应位置，不会意外移动，有利于实现更高效且准确的测量过程，另一方面，由于无需另外设置锁止机构来锁止第二杆24，也无需再每次控制第二杆24伸缩后，再额外进行锁止操作，锁止操作可以在第二杆24旋拧到位后自然实现，因此，结构和操作均较为简单。
在第二杆24与第一杆23螺纹连接的情况下，靶标21既可以固定于第二杆24上，也可以可转动地设置于第二杆24上。当靶标21固定于第二杆24上时，具体使用过程中，每次调节时，第二杆24可以旋转一周，以使每次调节后，靶标21仍能面向激光发射系统1的激光发射器11，方便激光发射器11所发射的激光穿过靶标21的通孔29。而当靶标21可转动地设置于第二杆24上时，具体使用过程中，每次调节时，第二杆24不旋转整周也可以，这种情况下，可以在旋拧第二杆24后，再转动靶标21，将靶标21转动至朝向激光发射器11的角度。
另外，在一些实施例中，第二杆24上设有刻度，以标示通孔29中心距机械臂20的高度。这样，只需在每次第二杆24伸缩到位后，读取第二杆24与第一杆23交界处的刻度值，即可确定通孔29中心距机械臂20的高度大小，由于无需另外专门测量，因此，简单方便。
为了进一步提高测量装置10的测量准确度，参见图3，在一些实施例中，第二调节机构22还调节靶标21在横向上的位置。横向是指垂直于第二杆24的伸缩方向以及机械臂20的长度方向的方向。
具体地，如图3所示，在一些实施例中，第二调节机构22包括横杆27，横杆27沿着横向延伸，第二调节机构22的第一杆23沿着横杆27可移动地连接于横杆27，以调节靶标21在横向上的位置。
更具体地，由图3可知，在一些实施例中，第一杆23包括竖段25和横段26，竖段25与横段26连接呈T字型，竖段25与第二杆24套接，横段26与横杆27套接。
基于上述设置，第二调节机构22不仅能够调节靶标21的高度位置，同时还能调节靶标21在机械臂20横向上的位置，方便靶标21在运动误差测量过程中始终保持于机械臂20横向上的中部，由于这种情况下，靶标21在机械臂20的横向上不偏斜，因此，有利于更准确地测量机械臂20的运动误差。
接下来对图1-3所示的实施例予以进一步地介绍。
如图1-3所示，在该实施例中，测量装置10的激光发射系统1包括激光发射器11、俯仰机构13、偏转机构14、第一角度传感器16、第二角度传感器17和基座18，同时，测量装置10的靶标系统2包括靶标21、第一杆23、第二杆24、横杆27和安装座28。
其中，基座18用于与机械臂20的根部30连接。具体地，如图2所示，在该实施例中，基座18大致呈矩形，其四角设有安装孔19，螺钉等连接件通过安装孔19，将基座18安装于机械臂20的根部30。
偏转机构14设置于基座18上，并大致呈圆柱形。偏转机构14的中心轴线沿着第一方向Z。偏转机构14可绕自身的中心轴线转动。激光发射系统1安装于机械臂20上后，偏转机构14的中心轴线沿着竖直方向，并与机械臂20的偏转铰接轴50同轴，这样，偏转机构14绕自身中心轴线转动，即可实现水平摆动。
第二角度传感器17设置于偏转机构14上，用于检测偏转机构14的水平转动角度。具体地，如图2所示，在该实施例中，第二角度传感器17设置于偏转机构14的轴向端部。
俯仰机构13连接于偏转机构14的圆周侧面。俯仰机构13大致呈圆柱形，其中心轴线沿着第二方向X。俯仰机构13可绕自身的中心轴线转动。激光发射系统1安装于机械臂20上后，俯仰机构13的中心轴线沿着水平方向。这样，俯仰机构13绕着自身中心轴线转动，即可实现俯仰。
第一角度传感器16设置于俯仰机构13上，用于检测俯仰机构13的俯仰角度。具体地，如图2所示，在该实施例中，第一角度传感器16设置于俯仰机构13的轴向端部。
激光发射器11用于发射激光，其设置于俯仰机构13上，并位于俯仰机构13的周向侧面，具体位于俯仰机构13的周向侧面的轴向中部。当俯仰机构13绕第二方向X转动时，可带动激光发射器11俯仰，且当偏转机构14绕第一方向Z转动时，可带动激光发射器11和俯仰机构13水平转动。如此，在俯仰机构13和偏转机构14的综合作用下，激光发射器11的俯仰角度和水平转动角度可调。
安装座28用于与机械臂20的末端40连接。具体地，如图3所示，在该实施例中，安装座28大致呈U型，其底板用于与机械臂20连接，且其两侧板用于与横杆27连接，实现对横杆27的支撑。
横杆27设置于安装座28上，并连接于安装座28的两侧板之间。在靶标系统2安装于机械臂20上后，横杆27的中心轴线沿着机械臂20的横向延伸。
第一杆23连接横杆27和第二杆24，其具体为T型杆。第一杆23的横段26沿着横向延伸，并可移动地套设于横杆27外部。第一杆23的竖段25沿着第一方向Z延伸，并套设于第二杆24外部。在靶标系统2安装于机械臂20上后，第一杆23的竖段25沿着竖直方向。
第二杆24连接第一杆23和靶标21，其一端与靶标21连接，另一端插入第一杆23中，并与第一杆23螺纹连接，使得第二杆24可以相对于第一杆23伸缩，带动靶标21升降。
靶标21设置于第二杆24的顶部，由第二杆24支撑。具体地，如图3所示，在该实施例中，靶标21呈圆盘形，其中心设有通孔29，以供激光发射器11所发出的激光穿过。通孔29的直径小于或等于3mm。并且，靶标21可转动地设置于第二杆24的顶部，以方便通过使靶标21相对于第二杆24转动，来进一步调整靶标21的朝向。
在利用该实施例的测量装置10测量机械臂20在零位(机械臂20未伸出且未水平偏转)的运动误差时，可以先将机械臂20恢复零位，然后调节第二杆24的高度以及俯仰机构13和偏转机构14的角度，使得激光发射器11所发出的激光恰好穿过靶标21的通孔29，然后获取并记录机械臂20的初始长度L、通孔29中心至机械臂20末端40的高度h、激光发射器11距机械臂20根部30的高度H以及俯仰机构13的俯仰角度ω0和偏转机构14的水平转动角度θ0，然后根据公式(7)-(8)以及公式(14)，计算得到机械臂20在零位时的竖直方向和水平方向的运动误差。
而在利用该实施例的测量装置10测量机械臂20在某一工作位置(机械臂20伸出且水平偏转)的运动误差时，可以先设定机械臂20的伸出长度ΔL和偏转角度η，并控制机械臂20的末端40动至目标位置，然后，调节偏转机构14、俯仰机构13和靶标21，使激光发射器11所发射的激光恰好穿过靶标21的通孔29，这种情况下，获取机械臂20在该位置时，偏转机构14的水平转动角度θi和俯仰机构13的俯仰角度ωi信息，并根据公式(9)-(10)以及公式(21)，计算得到机械臂20在该工作位置的竖直方向和水平方向的运动误差。
可见，该实施例的测量装置10，可以同时测量机械臂20在任意位置的竖直方向和水平方向的运动误差，且测量精度较高，操作简单，便于工程应用。
基于前述各实施例的测量装置10，本公开还提供一种基于测量方法，其包括：
S100、利用第一调节机构12调节激光发射器11，并利用第二调节机构22调节靶标21，使激光发射器11所发出的激光穿过靶标21的通孔29；
S200、确定通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H、激光发射器11的俯仰角度ω和水平转动角度θ；
S300、基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11的俯仰角度ω，确定机械臂20在竖直方向上的运动误差ds，并基于激光发射器11的水平转动角度θ，确定机械臂20在水平方向上的运动误差dp。
其中，在一些实施例中，在基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11的俯仰角度ω，确定机械臂20在竖直方向上的运动误差ds时，采用如下公式确定机械臂20在竖直方向上的运动误差ds：
ds＝2*Lc*sin[(ωx-ω)/2]/sinωx (6)。
其中，Lc为机械臂20的实际长度，在机械臂20未伸出时为L，并在机械臂20伸出长度ΔL时为L+ΔL；ωx＝arctant[Lc/(H-h)]。
在一些实施例中，基于通孔29的中心距机械臂20的高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H和激光发射器11的俯仰角度ω，确定机械臂20在竖直方向上的运动误差ds包括：
基于通孔29的中心距机械臂20的竖向高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H、激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的俯仰角度ω0，确定机械臂20处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0；和/或，
基于通孔29的中心距机械臂20的竖向高度h、激光发射器11距机械臂20的高度H、激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的俯仰角度ωi，确定机械臂20处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi。
另外，在一些实施例中，基于激光发射器11的水平转动角度θ，确定机械臂20在水平方向上的运动误差dp包括：
基于激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0；和/或，
基于激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi。
一些实施例中，在激光发射器11在机械臂20处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0时，采用如下公式确定机械臂20处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0：
dp0＝L*sinθ0 (14)。
其中，L为机械臂20处于未伸出状态时的臂长。
一些实施例中，在基于激光发射器11在机械臂20处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi时，采用如下公式确定机械臂20处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi：
dpi＝2*(L+ΔL)*sin[(θi-η)/2]*cos[(θi+η)/2] (21)。
其中，L为机械臂20处于未伸出状态时的臂长，ΔL为机械臂20的伸出长度，η为机械臂20的水平转动角度。
上述各实施例中的控制过程，可以由控制器4控制完成。控制器4与角度测量装置15信号连接。控制器4获取运动误差测量过程中所需的各项参数，并基于所获取的各项参数来计算得到各项运动误差。
其中，参见图11，控制器4包括存储器41和耦接至存储器41的处理器42，处理器42被配置为基于存储在存储器41中的指令执行本公开实施例的测量方法。
具体地，参照图11，一些实施例中，控制器4包括存储器41、处理器42、通信接口43以及总线44(例如CAN总线)。存储器41用于存储指令。处理器42耦合到存储器41，并被配置为基于存储器41存储的指令执行实现前述各实施例的测量方法。存储器41、处理器42以及通信接口43之间通过总线44连接。
存储器41可以为高速RAM存储器或非易失性存储器(non-volatile memory)等。存储器41也可以是存储器阵列。存储器41还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器42可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开测量方法的一个或多个集成电路。
以上所述仅为本公开的示例性实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种测量装置(10)，其特征在于，包括：
激光发射系统(1)，用于设置于机械臂(20)的根部(30)，并包括激光发射器(11)和第一调节机构(12)，所述激光发射器(11)设置于所述第一调节机构(12)上，所述第一调节机构(12)调节所述激光发射器(11)的俯仰角度和水平转动角度；和
靶标系统(2)，用于设置于所述机械臂(20)的末端(40)，并包括靶标(21)和第二调节机构(22)，所述靶标(21)设置于所述第二调节机构(22)上，并具有通孔(29)，所述激光发射器(11)所发射的激光从所述通孔(29)穿过，所述第二调节机构(22)控制所述靶标(21)升降，以调节所述通孔(29)中心距所述机械臂(20)的高度。
2.根据权利要求1所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第一调节机构(12)包括偏转机构(14)和俯仰机构(13)，所述偏转机构(14)可偏转地设置于所述机械臂(20)的根部(30)，所述俯仰机构(13)可俯仰地设置于所述偏转机构(14)上，所述激光发射器(11)设置于所述俯仰机构(13)上，使得所述偏转机构(14)调节所述激光发射器(11)的水平转动角度，所述俯仰机构(13)调节所述激光发射器(11)的俯仰角度。
3.根据权利要求2所述的测量装置(10)，其特征在于，所述激光发射器(11)设置于所述俯仰机构(13)的沿转动轴线方向的中部。
4.根据权利要求1所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第二调节机构(22)包括第一杆(23)和第二杆(24)，所述第一杆(23)通过所述第二杆(24)与所述靶标(21)连接，且所述第二杆(24)可相对于所述第一杆(23)伸缩，以控制所述靶标(21)升降。
5.根据权利要求4所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第二杆(24)与所述第一杆(23)螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第二杆(24)上设有刻度，以标示所述通孔(29)中心距所述机械臂(20)的高度。
7.根据权利要求1-6任一所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第二调节机构(22)还调节所述靶标(21)在横向上的位置，所述横向垂直于所述第二杆(24)的伸缩方向以及所述机械臂(20)的长度方向。
8.根据权利要求7所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第二调节机构(22)包括横杆(27)，所述横杆(27)沿着横向延伸，所述第二调节机构(22)的第一杆(23)沿着所述横杆(27)可移动地连接于所述横杆(27)，以调节所述靶标(21)在横向上的位置。
9.根据权利要求8所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第一杆(23)包括竖段(25)和横段(26)，所述竖段(25)与所述横段(26)连接呈T字型，所述竖段(25)与所述第二杆(24)套接，所述横段(26)与所述横杆(27)套接。
10.根据权利要求1-6任一所述的测量装置(10)，其特征在于，所述激光发射系统(1)包括角度测量装置(15)，所述角度测量装置(15)(10)检测所述激光发射器(11)的水平转动角度和俯仰角度。
11.根据权利要求10所述的测量装置(10)，其特征在于，所述角度测量装置(15)包括第一角度传感器(16)和第二角度传感器(17)，所述第一角度传感器(16)检测所述激光发射器(11)的俯仰角度，所述第二角度传感器(17)检测所述激光发射器(11)的水平转动角度。
12.根据权利要求11所述的测量装置(10)，其特征在于，所述第一角度传感器(16)设置于所述第一调节机构(12)的俯仰机构(13)上，所述第二角度传感器(17)设置于所述第一调节机构(12)的偏转机构(14)上。
13.一种工程机械(100)，包括机械臂(20)，其特征在于，还包括如权利要求1-12任一所述的测量装置(10)，所述测量装置(10)设置于所述机械臂(20)上，并测量所述机械臂(20)在竖直方向和水平方向的运动误差。
14.一种基于如权利要求1-12任一所述的测量装置(10)的测量方法，其特征在于，包括：
利用所述第一调节机构(12)调节所述激光发射器(11)，并利用所述第二调节机构(22)调节所述靶标(21)，使所述激光发射器(11)所发出的激光穿过所述靶标(21)的通孔(29)；
确定所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H、所述激光发射器(11)的俯仰角度ω和水平转动角度θ；
基于所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H和所述激光发射器(11)的俯仰角度ω，确定所述机械臂(20)在竖直方向上的运动误差ds，并基于所述激光发射器(11)的水平转动角度θ，确定所述机械臂(20)在水平方向上的运动误差dp。
15.根据权利要求14所述的测量方法，其特征在于，在基于所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H和所述激光发射器(11)的俯仰角度ω，确定所述机械臂(20)在竖直方向上的运动误差ds时，采用如下公式确定所述机械臂(20)在竖直方向上的运动误差ds：
ds＝2*Lc*sin[(ωx-ω)/2]/sinωx
其中，Lc为所述机械臂(20)的实际长度，Lc在所述机械臂(20)未伸出时为L，并在所述机械臂(20)伸出长度ΔL时为L+ΔL；ωx＝arctant[Lc/(H-h)]。
16.根据权利要求14或15所述的测量方法，其特征在于，所述基于所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H和所述激光发射器(11)的俯仰角度ω，确定所述机械臂(20)在竖直方向上的运动误差ds包括：
基于所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的竖向高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H、所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于未伸出状态时的俯仰角度ω0，确定所述机械臂(20)处于未伸出状态时在竖直方向上的运动误差ds0；和/或，
基于所述通孔(29)的中心距所述机械臂(20)的竖向高度h、所述激光发射器(11)距所述机械臂(20)的高度H、所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于伸出状态时的俯仰角度ωi，确定所述机械臂(20)处于伸出状态时在竖直方向上的运动误差dsi。
17.根据权利要求14或15所述的测量方法，其特征在于，基于所述激光发射器(11)的水平转动角度θ，确定所述机械臂(20)在水平方向上的运动误差dp包括：
基于所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定所述机械臂(20)处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0；和/或，
基于所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定所述机械臂(20)处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi。
18.根据权利要求17所述的测量方法，其特征在于，在基于所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于未伸出状态时的水平转动角度θ0，确定所述机械臂(20)处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0时，采用如下公式确定所述机械臂(20)处于未伸出状态时在水平方向上的运动误差dp0：
dp0＝L*sinθ0
其中，L为所述机械臂(20)处于未伸出状态时的长度。
19.根据权利要求17所述的测量方法，其特征在于，在所述激光发射器(11)在所述机械臂(20)处于伸出状态时的水平转动角度θi，确定所述机械臂(20)处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi时，采用如下公式确定所述机械臂(20)处于伸出状态时在水平方向上的运动误差dpi：
dpi＝2*(L+ΔL)*sin[(θi-η)/2]*cos[(θi+η)/2]
其中，L为所述机械臂(20)处于未伸出状态时的长度，ΔL为所述机械臂(20)的伸出长度，η为所述机械臂(20)的水平转动角度。
20.一种控制器(4)，其特征在于，包括存储器(41)和耦接至所述存储器(41)的处理器(42)，所述处理器(42)被配置为基于存储在所述存储器(41)中的指令执行如权利要求14-19任一所述的测量方法。
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