[发明专利]一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法

权利要求书

1.一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法，其特征在于步骤如下：

(1)在待测调空间展开机构的零件A上安装十字立方镜L1，在待测调空间展开机构的零件B上安装十字立方镜L2；

(2)将三坐标测量仪和经纬仪分别采集同一公共点数据，使两种测量设备统一到同一个测量坐标系下；

(3)用三坐标测量仪在所述测量坐标系下对零件A的基准坐标系O1和立方镜L1坐标系进行标定，获得基准坐标系O1相对于立方镜L1坐标系的坐标转换关系W1，用三坐标测量仪对零件B的基准坐标系O2和立方镜L2坐标系进行标定，获得基准坐标系O2相对于立方镜L2坐标系的坐标转换关系W2；

(4)根据基准坐标系O2相对于基准坐标系O1的理论坐标转换关系W0以及步骤(3)中得到的坐标转换关系W1和W2，计算获得立方镜L2坐标系相对于立方镜L1坐标系的理论坐标转换关系W0’；

(5)在步骤(2)建立好的测量坐标系下，利用四台经纬仪构建空间测量系统，对十字立方镜L1和十字立方镜L2进行准直测量，获得当前状态下十字立方镜L2相对于十字立方镜L1的实测坐标转换关系W3；

所述利用四台经纬仪构建空间测量系统，具体的构建方式如下：

将经纬仪T1放置在立方镜L1附近，确保立方镜L1正面能够在经纬仪T1的视场范围内；

将经纬仪T2放置在立方镜L1附近，确保立方镜L1侧面能够在经纬仪T2的视场范围内；

将经纬仪T3放置在立方镜L2附近，确保立方镜L2正面能够在经纬仪T3的视场范围内；

将经纬仪T4放置在立方镜L2附近，确保立方镜L2侧面能够在经纬仪T4的视场范围内；

将经纬仪T1、T2、T3、T4两两互相准直，获得四台经纬仪相互间的角度关系，再令经纬仪T1和T3瞄准长度确定的标尺，从而构建出可测量角度和位移的空间测量系统；

(6)将实测坐标转换关系W3与步骤(4)中得到的理论坐标转换关系W0’进行比对，获得当前状态下的十字立方镜L1和十字立方镜L2之间的位移偏差和角度偏差；

(7)根据步骤(4)中得到的理论坐标转换关系W0’，得到瞄准十字立方镜L2的经纬仪仪器的理论状态参数，并根据该理论状态参数对该经纬仪仪器的角度和距离进行预置；

(8)将步骤(7)中预置参数的经纬仪的监测数据传输至计算机上，由计算机显示出十字立方镜L2的十字刻线的理论位置，同时给出当前状态下十字立方镜L2的十字刻线的实际位置，并确定出调整方向和调整量；

(9)保持零件A不动，根据步骤(8)获得的调整方向和调整量对零件B进行调试，调试过程，经纬仪始终监测零件B上十字立方镜L2的十字刻线变化，当两个十字刻线完全重合时则调整结束；

(10)用四台经纬仪重新对十字立方镜L1和十字立方镜L2进行准直，从而得到十字立方镜L1和十字立方镜L2最终状态的坐标转换关系W4；

(11)利用步骤(10)中得到的坐标转换关系W4，以及步骤(3)中测得的W1和W2，计算得出零件B的基准坐标系O2相对于零件A的基准坐标系O1的最终实测空间坐标转换关系W5；

(12)将步骤(11)得到的坐标转换关系W5与理论值W0进行对比，得到零件A和零件B之间的位移偏差和角度偏差。

2.根据权利要求1所述的一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法，其特征在于：所述步骤(4)计算公式为：

W0'＝W0×W1×W2^-1。

3.根据权利要求1所述的一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法，其特征在于：所述步骤(11)计算公式为：

W5＝W2×W4×W1^-1。

4.根据权利要求1所述的一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法，其特征在于：所述基准坐标系O1具体定义为：

以零件A表面设置的基准孔O为坐标原点,以平行于零件A短边朝外的方向为X向，以平行于零件A长边朝外的方向为Y向，再按右手定则确立Z向。

5.根据权利要求1所述的一种基于联合标定的空间位姿实时测调方法，其特征在于：所述立方镜L1坐标系具体定义为：

以立方镜L1的中心为坐标原点，选择一个被准直面，以该面的法向为X向，相邻面的面法向为Y向，再按右手定则确立Z向。