[发明专利]一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法及设备

权利要求书

1.一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：包括下列步骤：

步骤一、调整机器人(3)使安装在所述机器人(3)末端的内激光位移传感器(8)能伸入大型回转体(2)内，建立原始工具坐标系，将内激光位移传感器(8)的伸入方向作为原始工具坐标系的Z轴方向；

步骤二、将所述内激光位移传感器(8)伸入大型回转体(2)内中对所述大型回转体(2)的内壁逐层扫描，采集截面数据和相应的姿态数据，经过二次拟合和欧拉角法计算出姿态调整量，以此对机器人(3)进行姿态调整；

步骤三、根据姿态调整量将原始工具坐标系转化为调整后工具坐标系，再次将内激光位移传感器(8)伸入大型回转体(2)内逐层扫描，采集截面数据和相应的姿态数据；

步骤四、依据所述步骤三采集的数据通过圆拟合得到内截面圆，进而得出所述大型回转体(2)的内径和内圆圆度；

步骤五、对各个内截面圆的中心拟合得到大型回转体(2)内孔轴线，进而得出大型回转体(2)内孔的直线度。

2.根据权利要求1所述的一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：所述步骤二中二次拟合的具体步骤为：利用最小二乘法对扫描得到的截面数据进行椭圆拟合，在计算出各个椭圆的中心点，在对各个的中心点通过最小二乘法进行直线拟合得到空间直线。

3.根据权利要求2所述的一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：所述步骤二中得出姿态调整量的方法如下：设定所述原始工具坐标系的Z轴方向向量为[a,b,c]^T，记作向量将所述空间直线转化得到方向向量记为有坐标系变换公式得：

其中R_ZYX为变换矩阵，其表达式为：

上式中α为Z轴对应的调整欧拉角,β为Y轴对应的调整欧拉角,γ为X轴对应的调整欧拉角,cosα简写为cα其他函数以此类推；

根据步骤二中拟合得到的空间直线的方程能计算出方向向量向量为已知的原始工具坐标系的Z轴方向向量，将二者代入公式(1)，结合公式(2)即可得到工具坐标系各坐标轴所需调整的欧拉角α，β，γ，即姿态调整量。

4.根据权利要求1所述的一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：所述步骤二和所述步骤三中逐层扫描的具体步骤为：通过上位机程序控制机器人(3)让内激光位移传感器(8)伸入大型回转体(2)内一定距离实现等间距角旋转扫描，待完成一组椭圆截面的截面数据采集后，再控制内激光位移传感器(8)沿着工具坐标系的Z轴方向在大型回转体(2)内作直线运动前进一定距离，然后完成下一组椭圆截面的截面数据采集，重复上述步骤以得到若干组截面数据。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：所述机器人(3)末端还安装有外激光位移传感器(9)，所述内激光位移传感器(8)和所述外激光位移传感器(9)分别设在所述大型回转体(2)的内外两侧并能同步直线移动，所述步骤三中通过大型回转体(2)外的外激光位移传感器(9)对所述大型回转体(2)的外壁进行截面数据采集；所述步骤四中同时对大型回转体(2)外壁进行圆拟合得到外截面圆，进而得出所述大型回转体(2)的外径和外圆圆度，结合大型回转体(2)的内径计算出所述大型回转体(2)厚度；所述步骤五中通过对各个外截面圆的中心拟合得到大型回转体(2)外壁轴线，进而得出大型回转体(2)外壁的直线度。

6.根据权利要求1所述的一种运用机械手臂测量大型回转体参数的方法,其特征在于：所述步骤一在调整机器人(3)之前完成激光位移传感器参数的校准；调整机器人(3)还要让内激光位移传感器(8)伸入所述大型回转体(2)的位置到所述大型回转体(2)的轴心的距离小于一定阈值，所述内激光位移传感器(8)的伸入方向与所述大型回转体(2)的轴线方向之间的夹角小于一定阈值。