[发明专利]一种超声定位引导的测头空间姿态测量方法

说明书

技术领域

    本发明涉及空间坐标测量技术领域，尤其涉及一种超声定位引导的测头空间姿态测量方法。

背景技术

大尺寸测量及关键技术，是衡量一个国家科学技术发展水平以及衡量一个国家综合实力的一项重要指标。目前，大尺寸测量系统由两个坐标系组成，一个由大行程空间坐标轴构成的坐标系，另一个由测头坐标轴构成的坐标系，空间坐标测量点的坐标值由两个坐标系的测量值确定。

大行程空间坐标测量是通过在导轨上移动测头实现的。由于测头在移动过程中受到导轨直线度误差的影响，两个坐标系的三个坐标轴的轴线方向已不能始终保持相互平行位置，测头在大行程空间坐标系中，不仅存在着轴线方向上的测量误差，同时也存在着由旋转角度偏摆和俯仰角度偏摆产生的测量误差等。此外，测头也会在弹性支撑体的内应力作用下以及在弹性支撑系统力不平衡作用下，也会在测头坐标系中产生轴线方向上的测量误差以及各种偏摆误差等。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种一种超声定位引导的测头空间姿态测量方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超声定位引导的测头空间姿态测量方法，包括有超声定位引导测头，所述的超声定位引导测头包括有平板，在平板的正反两面分别固定有一组超声发射传感器，每组超声发射传感器有四个超声发射传感器，平板的底边连接有探针，平板的顶边安装有电磁发射天线，所述的每组四个超声发射传感器由四种不同值的超声频率激励，每组四个超声发射传感器的振动面法线方向指向所在平板外侧面的同一个方向，超声定位引导测头一面的四个超声发射传感器发出的4种不同频率值的超声信号，由固定在基座上的4个超声接收传感器接收，每个超声接收传感器同时接收到4种不同频率值的超声信号，在基座上安装有一个电磁接收天线，接收超声定位引导测头姿态测量时的时间基准信号，对固定在基座上的每一个超声接收传感器接收到的复合超声信号进行数字滤波，得到超声定位引导测头上4个超声发射传感器发出的各自独立的超声信号，超声定位引导测头上的每一个超声发射传感器的空间三维坐标值，由固定在基座上的4个超声接收传感器定位，再根据超声定位引导测头上的4个超声发射传感器之间的相互空间位置关系，以获取超声定位引导测头空间的六自由度姿态信息。

本发明的优点是：本发明实现了对测头空间六自由度姿态的直接测量，消除了目前大尺寸测量机面临的大行程导轨线性度问题以及测头弹性支撑体内应力变形问题和弹性支撑系统力不平衡问题等所带来的测量误差，提高了大尺寸测量的精度和可靠性。

附图说明

图1为超声定位引导测头结构示意图。

图2为测头空间姿态测量的超声定位收发装置布局示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种超声定位引导的测头空间姿态测量方法，包括有超声定位引导测头1，所述的超声定位引导测头1包括有平板2，在平板2的正反两面分别固定有一组超声发射传感器3，每组超声发射传感器3有四个超声发射传感器，平板2的底边连接有探针4，平板2的顶边安装有电磁发射天线5，所述的每组四个超声发射传感器3由四种不同值的超声频率激励，每组四个超声发射传感器3的振动面法线方向指向所在平板外侧面的同一个方向，超声定位引导测头1一面的四个超声发射传感器3发出的4种不同频率值的超声信号，由固定在基座上的4个超声接收传感器6接收，每个超声接收传感器6同时接收到4种不同频率值的超声信号，在基座上安装有一个电磁接收天线7，接收超声定位引导测头1姿态测量时的时间基准信号，对固定在基座上的每一个超声接收传感器6接收到的复合超声信号进行数字滤波，得到超声定位引导测头1上4个超声发射传感器3发出的各自独立的超声信号，超声定位引导测头1上的每一个超声发射传感器3的空间三维坐标值，由固定在基座上的4个超声接收传感器6定位，再根据超声定位引导测头1上的4个超声发射传感器3之间的相互空间位置关系，以获取超声定位引导测头1空间的六自由度姿态信息。