CN116400366B - 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116400366B CN116400366B CN202310660929.6A CN202310660929A CN116400366B CN 116400366 B CN116400366 B CN 116400366B CN 202310660929 A CN202310660929 A CN 202310660929A CN 116400366 B CN116400366 B CN 116400366B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coordinate system
- points
- global coordinate
- obtaining
- position points
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 11
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 7
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000013501 data transformation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000013515 script Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/66—Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本申请的实施例公开了一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备，涉及飞机数字化装配技术领域，包括：基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。本申请以多个位置点的水平度为指导，将新坐标系的修正依据扩散至整个测量场，能够全面覆盖针对大部件的测量精度，将坐标系XY平面与拟合平面关联，作为原有坐标系的转站依据，完成对全局坐标系水平姿态的修正后建立起新的高精度坐标系。
Description
技术领域
本申请涉及飞机数字化装配技术领域，具体涉及一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
目前，随着数字化工厂技术的快速发展，飞机部件的装配越来越多地使用数字化设备系统，这样可以大大提高飞机部件的装配效率及装配精度和质量。当前在飞机部件柔性对合及精确装配加工数字化应用过程中，无论是数字化高精设备群的安装调试还是飞机部件的装配加工，都需要其数字化装配的全局坐标系拥有较高的水平姿态精度，尤其是在大型空间测量场中，如果全局坐标系的水平姿态精度较差，则会影响飞机整机装配加工过程中的力学状态，因此空间大测量场全局坐标系水平姿态的精确修正至关重要。
传统的测量场全局坐标系水平姿态的建立，是采用激光跟踪仪自带的机械/电子水准仪，来对全局坐标系进行水平修正，但是，面对空间大型测量场，局部的水平测量误差会在测量场远端不断放大，直接影响大型部件装配的精度和质量，而现目前全局坐标系的精度已经无法满足高质量装配的需要。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备，旨在解决现有技术中飞机装配所利用的全局坐标系的精度偏低的问题。
为实现上述目的，本申请的实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种空间坐标系获得方法，包括以下步骤：
基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；
分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；
其中，分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，空间坐标系获得方法还包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面；
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面，包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得标准立方体的上表面上的若干拟合点；
根据标准立方体上的所有拟合点拟合，获得位置点的拟合平面；
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面之前，空间坐标系获得方法还包括：
在测量场中为所有位置点设置对应的标准立方体；
调整标准立方体的上表面，以使标准立方体的上表面水平；
基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；
基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
在第一方面的一种可能实现方式中，基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系，包括：
在若干位置点分别获取测量场的增强坐标系点的实测数据；
基于测量场的增强坐标系点的理论数据与实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
在第一方面的一种可能实现方式中，基于测量场的增强坐标系点的理论数据与实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系，包括：
基于测量场的增强坐标系点的理论数据，建立公共点变换后的方差模型；
基于方差模型与实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
在第一方面的一种可能实现方式中，分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
在第一方面的一种可能实现方式中，分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，空间坐标系获得方法还包括：
根据若干位置点的全局坐标系、拟合平面及其法矢信息，获得俯仰轴的旋转角度与翻滚轴的旋转角度；
分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
根据俯仰轴的旋转角度与翻滚轴的旋转角度，分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
在第一方面的一种可能实现方式中，基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点，包括：
基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点。
在第一方面的一种可能实现方式中，基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点，包括：
基于对若干第一全局坐标系的增强坐标系点与测量场的增强坐标系点的拟合变换运算，获得每一全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度；
基于全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度，建立测量空间不确定度域；
基于测量空间不确定度域，确定变换误差最小的全局坐标系的增强坐标系点，以获得目标增强坐标系点。
第二方面，本申请实施例提供一种空间坐标系获得装置，包括：
第一获得模块，第一获得模块用于基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；
调整模块，调整模块用于分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；
其中，分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，空间坐标系获得方法还包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面；
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面，包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得标准立方体的上表面上的若干拟合点；
根据标准立方体上的所有拟合点拟合，获得位置点的拟合平面；
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面之前，空间坐标系获得方法还包括：
在测量场中为所有位置点设置对应的标准立方体；
调整标准立方体的上表面，以使标准立方体的上表面水平；
第二获得模块，第二获得模块用于基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；
目标获得模块，目标获得模块用于基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器加载执行时，实现如上述第一方面中任一项提供的空间坐标系获得方法。
第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器及存储器，其中，
存储器用于存储计算机程序；
处理器用于加载执行计算机程序，以使电子设备执行如上述第一方面中任一项提供的空间坐标系获得方法。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请实施例提出的一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备，该方法包括：基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。本申请的方法利用测量场中原有的增强坐标系点来对已有的全局坐标系进行修正，分别以测量场中多个位置点的水平度来作为指导，将新坐标系的修正依据扩散至整个测量场，能够全面覆盖针对大部件的测量精度，将坐标系XY平面与各个位置点的拟合平面水平度关联，获得新的坐标系后提取修正的增强坐标系点，并以此作为原有坐标系的转站依据，完成对全局坐标系水平姿态的修正后建立起新的高精度坐标系。
附图说明
图1为本申请实施例涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图；
图2为本申请实施例提供的空间坐标系获得方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的空间坐标系获得方法在一种实施方式下的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的空间坐标系获得方法的场景示意图；
图5为本申请实施例提供的空间坐标系获得方法在对飞机大部件进行测量的场景示意图；
图6为本申请实施例提供的空间坐标系获得装置的模块示意图；
图中标记：101-处理器，102-通信总线，103-网络接口，104-用户接口，105-存储器，1-测量场，2-大理石方箱，3-激光跟踪仪，4-ERS点，5-全局坐标系，6-机械水平仪，7-飞机大部件。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例的主要解决方案是：提出一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备，该方法包括：基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
目前，随着数字化工厂技术的快速发展，飞机部件的装配越来越多地使用数字化设备系统，这样可以大大提高飞机部件的装配效率及装配精度和质量。当前在飞机部件柔性对合及精确装配加工数字化应用过程中，无论是数字化高精设备群的安装调试还是飞机部件的装配加工，都需要其数字化装配的全局坐标系拥有较高的水平姿态精度，尤其是在大型空间测量场中，如果全局坐标系的水平姿态精度较差，则会影响飞机整机装配加工过程中的力学状态，因此空间大测量场全局坐标系水平姿态的精确修正至关重要。
传统的测量场全局坐标系水平姿态的建立，是采用激光跟踪仪自带的机械/电子水准仪，来对全局坐标系进行水平修正，但是，面对空间大型测量场，局部的水平测量误差会在测量场远端不断放大，直接影响大型部件装配的精度和质量，因此，此方法具有较大的局限性。
现有技术中对测量场坐标系的构建有如下方式，如公开号为CN2022102805921的中国专利文献——《一种数控设备群协同生产线测量场构建方法》，基于数模中全局坐标系与基准设备坐标系的位姿关系，利用激光跟踪仪测量现场基准设备特征点，得到激光跟踪仪在全局坐标系下的位置，再利用激光跟踪仪测量其原点位置到现场布置的公共测量点的距离，计算出公共点在全局坐标系下的位置，即完成测量场的构建。
又如公开号为CN2019107900282的中国专利文献——《一种基于多维动态标准器的坐标系转换方法》，以动态标准器的坐标系为全局坐标系，在动态标准器上装ERS点靶球并读取其在跟踪仪坐标系下的实测数据，利用SVD坐标系变换算法，将跟踪仪坐标系变换到全局坐标系下，完成坐标系转换。
对比以上两种方法，要解决大测量场全局坐标系下水平姿态修正问题具有局限性：上述方法都是基于现场设备上的设备坐标系以及公共测量点，建立激光跟踪仪现场的初始全局坐标系，而没有给出现场初始全局坐标系水平姿态差的解决方案。也就是说是完全建立新的坐标系，而并非在已有坐标系基础上进行修正。
本申请正是基于现场已有的初始全局坐标系及ERS点理论数据，提出一种比传统方法更优的精确修正初始全局坐标系水平姿态的解决方案，解决空间大测量场因局部水平姿态误差而在测量大部件远端水平时误差不断放大的问题，利用测量场中原有的增强坐标系点来对已有的全局坐标系进行修正，分别以测量场中多个位置点的水平度来作为指导，将新坐标系的修正依据扩散至整个测量场，能够全面覆盖针对大部件的测量精度，将坐标系XY平面与各个位置点的拟合平面水平度关联，获得新的坐标系后提取修正的增强坐标系点，并以此作为原有坐标系的转站依据，完成对全局坐标系水平姿态的修正后建立起新的高精度坐标系。
参照附图1，附图1为本申请实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图，该电子设备可以包括：处理器101，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线102、用户接口104，网络接口103，存储器105。其中，通信总线102用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口104可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口104还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口103可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器105可选的可以是独立于前述处理器101的存储装置，存储器105可能是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）存储器，也可能是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如至少一个磁盘存储器；处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本领域技术人员可以理解，附图1中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如附图1所示，作为一种存储介质的存储器105中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及电子程序。
在附图1所示的电子设备中，网络接口103主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口104主要用于与用户进行数据交互；本申请中的处理器101、存储器105可以设置在电子设备中，电子设备通过处理器101调用存储器105中存储的空间坐标系获得装置，并执行本申请实施例提供的空间坐标系获得方法。
参照附图2，基于前述实施例的硬件设备，本申请的实施例提供一种空间坐标系获得方法，包括以下步骤：
S10：基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系。
在具体实施过程中，如附图4所示的测量场1的场景下，对某一飞机大部件7进行测量时的场景如附图5所示。测量场1也即对飞机部件进行测量的场站，在该场站下已经通过现有的手段建立起了测量用的全局坐标系，而该坐标系下已存在有ERS点，即增强坐标系点。位置点则为均匀布设在场站中的点位，通过分散的点位来追踪不同位置的相对误差，寻找最佳的ERS点位置，进而来映射最优水平的全局坐标系。
在型架装配过程中激光跟踪仪在某个站点由于型架对激光射线的遮挡而无法完成所有OTP点的测试，需要对其进行位置的调整继续以及对型架进行装配测试，ERS是一种增强工装坐标系的测试点。激光跟踪仪可以通过在站位中的位置站点进行测量，测量四个以上不同的ERS点的坐标再进行回归算法的计算进行拟合，在实践中ERS点是建立工装型架坐标系的永久性参考之一。
空间大测量场已预先确定出初始的全局坐标系GCS0 init（即矩阵表达式Gi[0 0 0 ij k]）以及ERS点（＞3个）的初始理论坐标数据Einit[Oi 1Oi 2… Oi m]，其中：
具体的，步骤S10基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系,包括：
S101：在若干位置点分别获取测量场的增强坐标系点的实测数据。
S102：基于测量场的增强坐标系点的理论数据与实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
在具体实施过程中，利用激光跟踪仪在各位置点分别测量获得ERS点的实测数据Eact[Oa 1Oa 2… Oa m]。实测数据与理论数据坐标变换如下式：
S1021：基于测量场的增强坐标系点的理论数据，建立公共点变换后的方差模型；
S1022：基于方差模型与实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
进而利用ERS点初始理论坐标数据Einit，建立公共点平移旋转变换后的方差模型：
利用基于公共点的坐标系最佳拟合算法模型：
分别得到各激光跟踪仪映射出的全局坐标系GCSinit（即集合表达式GCSinit{Gi 1,Gi 2,…,Gi n}）, 其中，Gi n矩阵表达式为[xi oyi ozi oVi XVi YVi Z]，xi o、yi o、zi o为第i跟踪仪坐标系原点在全局坐标系GCS0 init下的坐标，VX、VY、VZ为第i跟踪仪坐标系三个坐标轴在全局坐标系GCS0 init下的方向向量，即两坐标系间的平移矩阵t和旋转矩阵R。
S20：分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
在具体实施过程中，为实现全局坐标系的水平姿态调整，以各个位置点的拟合平面为依据，通过旋转方式调整坐标轴以使全局坐标系的XY平面与拟合平面平行，得到旋转后的全局坐标系即第一全局坐标系。
具体的，步骤S20分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
S201：分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
在具体实施过程中，通过旋转各全局坐标系的俯仰轴X与翻滚轴Y使全局坐标系XY平面与其拟合的水平面平行，旋转的依据为各个轴的旋转角度，即：分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，空间坐标系获得方法还包括：
根据若干位置点的全局坐标系、拟合平面及其法矢信息，获得俯仰轴的旋转角度与翻滚轴的旋转角度。
在具体实施过程中，各激光跟踪仪在各自映射的全局坐标系GCSinit下，分别以其各自拟合的平面P{P1,P2,..,Pn}为基础，其法矢量表达式Pn(a0,a1,a2)如式a0x+a1y+a2z+D=0所示，进而计算出分别绕坐标系俯仰轴X轴（即矢量i(1,0,0)）旋转的角度和绕坐标系翻滚轴Y轴（即矢量j(0,1,0)）旋转的角度/>，计算公式如下：
通过分别旋转全局坐标系GCSn init使其XY平面与各自的水平面Pn平行，旋转计算如下式所示：
得到旋转后的各激光跟踪仪全局坐标系GCSproc{Gp 1,Gp 2,…,Gp n}，基于上述步骤，分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
根据俯仰轴的旋转角度与翻滚轴的旋转角度，分别旋转若干位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
S30：基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点。
在具体实施过程中，获得了所有位置点测量的全局坐标系后，获得其增强坐标系点，相当于将所有坐标系与原始坐标系的相对误差获得，由此可以从中确定出最优的ERS增强坐标系点作为目标点。比如线性回归的最优算法，或者如本申请实施例提供的基于不确定度的数据融合统一方法，具体来说：
基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点，包括：
基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点。
在具体实施过程中，基于不确定度的数据融合统一方法，即使用测量结果来评估样本或测量值的精度和水平质量的方法，该方法依据测量结果和统计原理，通过把测量过程和其不确定度参数作为主要指标，把偏差作为进一步衡量的指标，来衡量测量的因素不确定度，最终评价测量结果的准确性和可信度性。具体来说：基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点，包括：
基于对若干第一全局坐标系的增强坐标系点与测量场的增强坐标系点的拟合变换运算，获得每一全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度；
基于全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度，建立测量空间不确定度域；
基于测量空间不确定度域，确定变换误差最小的全局坐标系的增强坐标系点，以获得目标增强坐标系点。
在具体实施过程中，激光跟踪仪在各自的全局坐标系GCSproc下分别测量所有ERS点，得到各激光跟踪仪对应的ERS点实测数据组Eacts{Eas 1,Eas 2,…,Eas m}，对Eacts进行基于不确定度的数据融合统一，即基于多次的理论ERS点与实测ERS数据拟合变换运算，计算出每个点的标准不确定度，建立测量空间不确定度域，进而使变换误差最小的各ERS点数据为最佳数据，得到修正后最优的新ERS点理论数据Eopti[Oo 1,Oo 2,…,Oo m]，即为目标增强坐标系点。
S40：基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
在具体实施过程中，空间测量场中大部件装配需要精确水平姿态的全局坐标系作为参考时，用一台激光跟踪仪重新测量ERS点，基于新ERS点理论数据Eopti转站得出新全局坐标系GCSopti[xoyozoVXVYVZ]，方法可参考S10的具体步骤，从而完成空间大测量场中全局坐标系水平姿态的精确修正。
本实施例中，利用测量场中原有的增强坐标系点来对已有的全局坐标系进行修正，分别以测量场中多个位置点的水平度来作为指导，将新坐标系的修正依据扩散至整个测量场，能够全面覆盖针对大部件的测量精度，将坐标系XY平面与各个位置点的拟合平面水平度关联，获得新的坐标系后提取修正的增强坐标系点，并以此作为原有坐标系的转站依据，完成对全局坐标系水平姿态的修正后建立起新的高精度坐标系。
在一种实施例中，分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，空间坐标系获得方法还包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面。
在具体实施过程中，为了在各个位置点准确反映水平程度，设置标准立方体作为测量依据，标准立方体即一个具有实体且呈立方体结构的部件，如本申请实施例中采用大理石方箱2作为标准立方体，通过在各个位置点放置大理石方箱2，以其相对测量场成水平面的上表面作为获取依据，提取拟合平面反映各个位置的水平度。具体的：基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面，包括：
基于若干位置点的标准立方体，获得标准立方体的上表面上的若干拟合点；
根据标准立方体上的所有拟合点拟合，获得位置点的拟合平面。
在具体实施过程中，拟合平面，也即通过平面拟合的方式，将离散点位尽可能多地拟合至同一平面上的过程，由于大理石方箱2这种标准立方体在放置好后其上表面与测量场的地面平行，也就是与全局坐标系的XY平面平行，因此在标准立方体的上表面提取若干用于拟合的点位，即拟合点，然后利用这些拟合点来进行平面拟合获得表征位置点水平度的拟合平面。
在一种实施例中，基于若干位置点的标准立方体，获得位置点的拟合平面之前，空间坐标系获得方法还包括：
在测量场中为所有位置点设置对应的标准立方体；
调整标准立方体的上表面，以使标准立方体的上表面水平。
在具体实施过程中，由于标准立方体在不同位置点放置情况下有可能自身就已经存在有水平偏差，因此需要对其进行提前的校准，空间大测量场中放置大理石方箱的位置不少于3个，且在测量场1中均匀布置，大理石方箱2具有较高的表面精度，通过机械水平仪6测量大理石方箱2的上表面并调整，使其上表面水平。
结合附图3所示的流程图，对本申请作进一步说明：
基于测量场1多个位置已调整好的大理石方箱2，通过激光跟踪仪3对各水平方箱水平面的测量并拟合平面，建立多个坐标系，利用激光跟踪仪在各个坐标系下对测量场ERS点4进行测量，利用不确定度来统一空间测量网络，得到最佳的ERS位置，进而基于此ERS位置映射出最优水平的全局坐标系5。空间大测量场为包络大型测量对象的三维空间区域，空间大测量场全局坐标系为在此区域内所有测量对象的参考基准坐标系，空间大测量场全局坐标系水平姿态为坐标系的俯仰方向和翻滚方向的姿态，空间大测量场全局坐标水平姿态精度参考为区域内静态的水平面。
具体的：
首先，已有全局坐标系下ERS点理论数据；
其次，在空间大测量场布置若干大理石方箱，并编号1号-n号；
然后，分别求取每一组位置点的ERS点，以第一组为例，具体过程为：
1号大理石方箱附近放置1号激光跟踪仪；水平仪调平1号大理石方箱上表面；1号激光跟踪仪测量ERS点映射获得1号全局坐标系；在1号全局坐标系下测量编号为1号的大理石方箱上表面并拟合获得1号水平面；旋转1号全局坐标系使其拟合水平面平行；旋转后的1号全局坐标系下1号激光跟踪仪测量ERS点。重复上述步骤获得每一组的数据，即1-n号下的ERS点数据。
基于不确定度对1号-n号各水平姿态全局坐标系下的ERS点数据进行融合统一得到修正后新ERS理论数据；
最后重新测ERS点并基于新ERS理论数据进行变换完成全局坐标系的水平姿态修正。
参照附图6，基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请实施例还提供一种空间坐标系获得装置，该装置包括：
第一获得模块，第一获得模块用于基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；
调整模块，调整模块用于分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；
第二获得模块，第二获得模块用于基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；
目标获得模块，目标获得模块用于基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
本领域技术人员应当理解，实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际应用时可以全部或部分集成到一个或多个实际载体上，且这些模块可以全部以软件通过处理单元调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，或是以软件、硬件结合的形式实现，需要说明的是，本实施例中空间坐标系获得装置中各模块是与前述实施例中的空间坐标系获得方法中的各步骤一一对应，因此，本实施例的具体实施方式可参照前述空间坐标系获得方法的实施方式，这里不再赘述。
基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器加载执行时，实现如本申请实施例提供的空间坐标系获得方法。
基于与前述实施例中同样的发明构思，本申请的实施例还提供一种电子设备，包括处理器及存储器，其中，
存储器用于存储计算机程序；
处理器用于加载执行计算机程序，以使电子设备执行如本申请实施例提供的空间坐标系获得方法。
在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。计算机可以是包括智能终端和服务器在内的各种计算设备。
在一些实施例中，可执行指令可以采用程序、软件、软件模块、脚本或代码的形式，按任意形式的编程语言（包括编译或解释语言，或者声明性或过程性语言）来编写，并且其可按任意形式部署，包括被部署为独立的程序或者被部署为模块、组件、子例程或者适合在计算环境中使用的其它单元。
作为示例，可执行指令可以但不一定对应于文件系统中的文件，可以可被存储在保存其它程序或数据的文件的一部分，例如，存储在超文本标记语言（HTML，Hyper TextMarkup Language）文档中的一个或多个脚本中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者，存储在多个协同文件（例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件）中。
作为示例，可执行指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光 盘）中，包括若干指令用以使得一台多媒体终端设备(可以是手机，计算机，电视接收机，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
综上，本申请提供的一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备，该方法包括：基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；分别调整若干位置点的全局坐标系，以使全局坐标系的XY平面与各自位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；基于若干第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；基于目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。本申请的方法利用测量场中原有的增强坐标系点来对已有的全局坐标系进行修正，分别以测量场中多个位置点的水平度来作为指导，将新坐标系的修正依据扩散至整个测量场，能够全面覆盖针对大部件的测量精度，将坐标系XY平面与各个位置点的拟合平面水平度关联，获得新的坐标系后提取修正的增强坐标系点，并以此作为原有坐标系的转站依据，完成对全局坐标系水平姿态的修正后建立起新的高精度坐标系。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空间坐标系获得方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；
分别调整若干所述位置点的全局坐标系，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；
其中，所述分别调整若干所述位置点的全局坐标系，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，所述空间坐标系获得方法还包括：
基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面；
所述基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面，包括：
基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述标准立方体的上表面上的若干拟合点；
根据所述标准立方体上的所有所述拟合点拟合，获得所述位置点的拟合平面；
所述基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面之前，所述空间坐标系获得方法还包括：
在所述测量场中为所有所述位置点设置对应的所述标准立方体；
调整所述标准立方体的上表面，以使所述标准立方体的上表面水平；
基于若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；
基于所述目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
2.根据权利要求1所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系，包括：
在若干所述位置点分别获取所述测量场的增强坐标系点的实测数据；
基于所述测量场的增强坐标系点的理论数据与所述实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
3.根据权利要求2所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述基于所述测量场的增强坐标系点的理论数据与所述实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系，包括：
基于所述测量场的增强坐标系点的理论数据，建立公共点变换后的方差模型；
基于所述方差模型与所述实测数据变换，获得若干位置点的全局坐标系。
4.根据权利要求1所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述分别调整若干所述位置点的全局坐标系，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
分别旋转若干所述位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
5.根据权利要求4所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述分别旋转若干所述位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，所述空间坐标系获得方法还包括：
根据若干位置点的全局坐标系、所述拟合平面及其法矢信息，获得所述俯仰轴的旋转角度与所述翻滚轴的旋转角度；
所述分别旋转若干所述位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系，包括：
根据所述俯仰轴的旋转角度与所述翻滚轴的旋转角度，分别旋转若干所述位置点的全局坐标系的俯仰轴与翻滚轴，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系。
6.根据权利要求1所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述基于若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点，包括：
基于若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点。
7.根据权利要求6所述的空间坐标系获得方法，其特征在于，所述基于若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点进行基于不确定度的数据融合统一，获得目标增强坐标系点，包括：
基于对若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点与所述测量场的增强坐标系点的拟合变换运算，获得每一所述全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度；
基于所述全局坐标系的增强坐标系点的标准不确定度，建立测量空间不确定度域；
基于所述测量空间不确定度域，确定变换误差最小的所述全局坐标系的增强坐标系点，以获得目标增强坐标系点。
8.一种空间坐标系获得装置，其特征在于，包括：
第一获得模块，所述第一获得模块用于基于测量场的增强坐标系点，获得若干位置点的全局坐标系；
调整模块，所述调整模块用于分别调整若干所述位置点的全局坐标系，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系；
其中，所述分别调整若干所述位置点的全局坐标系，以使所述全局坐标系的XY平面与各自所述位置点的拟合平面平行，获得若干第一全局坐标系之前，所述空间坐标系获得方法还包括：
基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面；
所述基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面，包括：
基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述标准立方体的上表面上的若干拟合点；
根据所述标准立方体上的所有所述拟合点拟合，获得所述位置点的拟合平面；
所述基于若干所述位置点的标准立方体，获得所述位置点的拟合平面之前，所述空间坐标系获得方法还包括：
在所述测量场中为所有所述位置点设置对应的所述标准立方体；
调整所述标准立方体的上表面，以使所述标准立方体的上表面水平；
第二获得模块，所述第二获得模块用于基于若干所述第一全局坐标系的增强坐标系点，获得目标增强坐标系点；
目标获得模块，所述目标获得模块用于基于所述目标增强坐标系点转站，获得目标全局坐标系。
9.一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的空间坐标系获得方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器及存储器，其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求1-7中任一项所述的空间坐标系获得方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310660929.6A CN116400366B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310660929.6A CN116400366B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116400366A CN116400366A (zh) | 2023-07-07 |
| CN116400366B true CN116400366B (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=87014550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310660929.6A Active CN116400366B (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116400366B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102519441A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-27 | 南京航空航天大学 | 基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法 |
| CN104148914A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 天津航天长征火箭制造有限公司 | 一种用于火箭部件对接的调姿装配系统及调姿方法 |
| CN109613519A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 清华大学 | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 |
| CN111504283A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-07 | 南京航空航天大学 | 一种飞机装配测量场点位校准方法 |
| CN114740798A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-12 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控设备群协同生产线测量场构建方法 |
| CN114812459A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-07-29 | 西安工业大学 | 一种大型零部件对接位姿检测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8005563B2 (en) * | 2007-10-26 | 2011-08-23 | The Boeing Company | System for assembling aircraft |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202310660929.6A patent/CN116400366B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102519441A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-27 | 南京航空航天大学 | 基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法 |
| CN104148914A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 天津航天长征火箭制造有限公司 | 一种用于火箭部件对接的调姿装配系统及调姿方法 |
| CN109613519A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 清华大学 | 基于多激光跟踪仪测量场的对合调姿方法 |
| CN111504283A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-07 | 南京航空航天大学 | 一种飞机装配测量场点位校准方法 |
| CN114812459A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-07-29 | 西安工业大学 | 一种大型零部件对接位姿检测方法 |
| CN114740798A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-12 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种数控设备群协同生产线测量场构建方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116400366A (zh) | 2023-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108759798B (zh) | 一种高精度航天器精度测量的实现方法 | |
| CN106815402A (zh) | 一种全尺寸航天器结构在轨热变形预示方法 | |
| CN110516350B (zh) | 一种基于各向异性加权的ers点误差修正方法 | |
| CN103712557A (zh) | 面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位方法 | |
| CN106556383B (zh) | 一种rtk倾斜补偿测量精度验证的方法 | |
| CN112824828B (zh) | 一种激光跟踪仪站位确定方法、系统、电子设备及介质 | |
| CN116611166A (zh) | 一种考虑初始误差的飞机部件多层级装配偏差分析方法 | |
| CN116400366B (zh) | 一种空间坐标系获得方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| CN112461195B (zh) | 汽轮机平台沉降监测方法、装置和计算机设备 | |
| CN114633898B (zh) | 用于飞机部件调姿的测量方法、装置、设备及介质 | |
| CN112097798B (zh) | 高分六号卫星的高分相机的高精度校验方法和装置 | |
| CN115122333A (zh) | 机器人标定方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111399210B (zh) | 大口径大视场望远镜粗对准方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN110567489B (zh) | 角度交会测量系统的动态误差的获取方法及系统 | |
| Mutilba et al. | Relative pointing error verification of the Telescope Mount Assembly subsystem for the Large Synoptic Survey Telescope | |
| CN114046756B (zh) | 一种多边测量标定方法、装置、设备及介质 | |
| CN114043528B (zh) | 一种机器人定位性能测试方法、系统、设备及介质 | |
| CN114021318B (zh) | 一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法、系统和介质 | |
| CN116186859B (zh) | 一种大跨索屋盖面组分区的风振动力计算方法及其系统 | |
| Zhao et al. | Coordinate alignment of combined measurement systems using a modified common points method | |
| Pedersen et al. | A self-calibrating robot based upon a virtual machine model of parallel kinematics | |
| CN117392270B (zh) | 基于激光点云的导线拟合的方法、系统和计算机设备 | |
| Guo et al. | Construction of precise three-dimensional engineering control network with total station and laser tracker | |
| CN117606511A (zh) | 地平式望远镜的指向模型修正方法、系统、设备及介质 | |
| Xiong et al. | On-site accuracy evaluation of laser tracking attitude measurement system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |