[发明专利]基于三点微平面式法向检测方法

权利要求书

1.一种基于三点微平面法向检测方法，其特征在于：按如下步骤进行：

1)建立模型：将3个激光位移传感器环形均布于三坐标测量机的头部，传感器的空间姿态能使激光成锥形射在曲面上，根据精度要求调整锥度来控制3个激光点所形成的微平面大小；

2)建立空间坐标系：首先，用三坐标测量机建立一个世界坐标系1；然后选用三坐标测量机末端关节坐标系作为中间转换坐标系2；另外在每个激光位移传感器上建立一个以激光线射出方向为z轴负向、以激光位移传感器工作参考点为坐标原点的局部坐标系3；

3)采集数据：利用数据采集卡和LabVIEW软件采集激光位移传感器电压信号并转换为位移值L_i；

4)计算激光点的坐标：利用激光位移传感器测得的位移即可知道激光点在局部坐标系3下的坐标(0，0，w_i)，w_i＝-L_i，根据欧拉坐标转换公式，分别求得3个激光点在坐标系1下的坐标，坐标转换公式如下：

Pi=R0*Ri*00wi1]]>i＝1，2，3

Ri=Rz1*Rx2+Ti]]>

=10000cos(rz1)sin(rz1)00-sin(rz1)cos(rz1)00001*cos(rx2)sin(rx2)00-sin(rx2)cos(rx2)0000100001+000ai000bi000ci0000]]>

式中P_i表示激光点的坐标；R₀是三坐标测量机末端位姿，从三坐标测量机软件中获取；R_i是局部坐标系3相对于中间转换坐标系2的齐次变换矩阵，其中r_z1，r_x2分别是坐标系3绕坐标系2的z轴，x轴旋转角度，(a_i，b_i，c_i)是坐标系3对坐标系2的平移向量，在对r_z1、r_x2、(a_i，b_i，c_i)进行标定；

5)计算法向量：用步骤4)求得的3个激光点坐标可以解出3个向量，再将其中任意2个向量叉乘即可得三点微平面法向量，公式如下：

P2P1→=(Px1-Px2,Py1-Py2,Pz1-Pz2)]]>

P2P3→=(Px3-Px2,Py3-Py2,Pz3-Pz2)]]>

N→=P2P1→×P2P3→]]>

计算得到的法向量应用于法向误差校正、法向姿态调整、法向检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的激光位移传感器姿态参数标定方法：实施步骤如下：

1)按照(1)中步骤1)将激光位移传感器安装于三维坐标测量机头部并建立如下测量空间：按照(1)中步骤2)使用三坐标测量机建立一个世界坐标系1和建立一个中间转换坐标系2，然后在世界坐标系1中用标准球拟定一个球面方程(x-a)²+(y-b)²+(z-c)²＝r²，其中，(a，b，c)表示球心坐标，r表示球半径，球心坐标用三坐标测量机标定，球半径已知；

2)以其中一个传感器操作三坐标测量机在球面上均匀采集30个测点，得到30个位移值；

3)将测得的位移值代入球面方程应用fminsearch最小优化方法求解各参数值；

4)重复步骤2)、步骤3)求解另外2个传感器的姿态参数。