[发明专利]一种分度单线式空间位置测量方法以及装置

说明书

本发明涉及分度单线式空间位置测量方法以及装置，是基于单个拉线位移传感器，通过分度旋转实现空间位置的三维静态或动态测量，占用空间更小，成本更加低廉，且结构简单，安装方便，适用于工业现场，对操作环境要求较低；解决了现有空间位置测量，需多个拉线位移传感器配合完成的问题。

技术领域

本发明属于一种空间位置测量技术领域，尤其是一种基于高精度拉线位移传感器的分度单线式空间位置测量方法及装置。

背景技术

常用的空间测量仪器有三坐标测量仪、激光追踪仪等。三坐标测量仪是以精密机械为基础的高效率、高精度的测量设备，但占用空间大、成本高；同样的，激光追踪仪精度高、测量范围广、使用也相对方便，但是价格十分昂贵，且动态测量过程对速度有所限制，容易发生断光的现象。相比之下，拉线位移传感器是同时兼具高精度、低成本、操作便捷、安装简单、测量范围广等优点的测量设备。

目前针对拉线位移传感器用于空间位置测量的研究逐渐增多，最知名的是Dynalog公司推出的CompuGauge四线式空间测量系统，可以实现对机器人绝对定位精度和重复定位精度的三维动态测量。国内也相继对此装置进行了仿制，可总结为三线式和四线式拉线测量机构。由于测量精度的要求，多线式测量设备体积相对较大，且需要多个拉线位移传感器，在一定程度上增加了成本。因此，基于单个拉线位移传感器的分度式拉线测量机构具有更低的成本且占用更小的操作空间。

发明内容

本发明旨在提供一种分度单线式空间位置测量方法以及装置，以解决现有空间位置测量，需多个拉线位移传感器配合完成的问题。

具体方案如下：一种分度单线式空间位置测量方法，包括如下步骤：

步骤S1，物体标定的步骤：

选定坐标系原点，并采样至少一组被测物体运动的位置；

步骤S2，数据测量的步骤：

对于每一组采样的被测物体运动位置，在坐标系原点的水平面上，选定三处随机点，且使该坐标系原点落于三处随机点所形成的三角形内；

针对每一随机点，设置转向滑轮，并将拉线编码器的拉线绕过该转向滑轮，连接坐标系原点以及被测物体采样的位置，测得三组拉线长度，以及三组坐标系原点至随机点距离；

步骤S3，坐标求解的步骤：

根据每一组采样的被测物体运动位置，带入步骤S2测量数据，建立三元非线性方程组；

迭代求解非线性方程组，即得到采样的被测物体运动位置坐标数值。

本发明的进一步技术方案为：还包括动态位置测量的步骤：

步骤S1中，间隔采样多组被测物体运动的位置，即可得到被测物体的运动轨迹。

本发明的进一步技术方案为：在步骤S2中，针对每一随机点，该转向滑轮的轴线均垂直于坐标原点、采样的被测物体运动位置以及随机点所形成的平面；三组随机点与坐标系原点等距，且以坐标系原点为圆心，120°均分选取。

本发明的进一步技术方案为：在步骤S2中，该转向滑轮于随机点处相切于坐标系原点的水平面。

本发明还提供了一种分度单线式空间位置测量装置，其包括被分别固定设置的固定底盘和万向转动副，以及包括能绕轴转动地活动安装于该固定底盘上的旋转安装底盘；

该旋转安装底盘上设有转向滑轮安装座以及拉线位移传感器；该转向滑轮安装座具有垂直于旋转安装底盘转动轴的摆动轴，该转向滑轮通过轴承能转动地设于该摆动轴上；该拉线位移传感器的拉绳，绕过该转向滑轮后连接至该万向转动副上。

本发明的进一步技术方案为：该固定底盘与该旋转安装底盘通过分度机构相对固定。