[发明专利]一种抑制温度影响的精准光学定位系统

说明书

本发明涉及一种精确定位用横杆，由第一变形单元、第二变形单元和第三变形单元构成，所述第二变形单元位于所述第一变形单元和所述第三变形单元之间，构成所述第一变形单元和所述第三变形单元的材质相同为第一材质，构成所述第二变形单元的材质为第二材质；所述第一材质的线性热膨胀系数为α₁，所述第二材质的线性热膨胀系数为α₂，α₁为正值且α₂为负值，或者，α₁为负值且α₂为正值；所述第一变形单元和所述第三变形单元的长度之和为L₁，所述第二变形单元的长度为L₂，L₁/L₂等于α₂/α₁。本发明进一步涉及所述的精确定位用横杆在光学定位中的应用。本发明还涉及一种光学定位系统。

技术领域

本发明涉及精密仪器技术领域，特别是涉及一种抑制温度影响的精准光学定位系统。

背景技术

光学定位系统是一种测量标记物三维坐标的仪器，其在工业测量领域，医疗检测领域都有重要的应用。光学定位系统，由两个已知位姿关系的相机以及相应的光源构成(如图1所示)。被测标记物通过自主发光或反射来自定位系统发出的光，到两个相机中。光学定位系统通过计算得到被测标记物在两个相机中的二维坐标，然后，利用两个相机的相对位姿关系还原出被测标记物的三维坐标。光学定位系统在出厂前，需要对它的两个相机进行标定(确定两个相机的位姿关系)，出厂后，这一标定数据将存放在光学定位系统中，不能被使用者修改。因此，两相机的位姿关系一旦确定(确定了标定数据)就必须保持不变，否则将出现标定数据与两个相机的位姿关系不吻合的情况，这将会极大的影响定位系统的测量精度。光学定位系统往往是通过一根刚性横杆来固定两个相机，使其相对位姿保持不变。在用刚性横杆固定了两个相机以后，通过相机标定算法确定两个相机的标定数据(两相机相对位姿关系)，标定数据存放在光学定位系统的存储单元中。这样，在测量标记物时，光学定位系统的计算单元即可通过存储单元中的标定数据计算出被测标记物的三维坐标。这种办法的核心是刚性横杆保持不变。但实际的应用当中，由于温度变化的影响，刚性横杆存在热胀冷缩的现象，这就导致两个相机的相对位姿会随温度的变化而发生改变。

对于高精度的光学定位系统，其刚性横杆的大小一般在500mm以上，对于一般的铝合金，其热膨胀系数约20×10^-6/℃左右，对于20℃的温度变化，500mm长的铝合金，其长度变化达到了0.2mm，这种变化对光学定位系统的测量精度影响是不可忽略的。因此，如何提供一种不受温度变化影响的横杆，以使光学定位系统在温度变化比较大的测定环境中也能保证高的测量精度。

发明内容

基于此，有必要提供一种抑制温度影响的精准光学定位系统。

本发明的一个方面，提供了一种精确定位用横杆，由第一变形单元、第二变形单元和第三变形单元构成，所述第二变形单元位于所述第一变形单元和所述第三变形单元之间，构成所述第一变形单元和所述第三变形单元的材质相同为第一材质，构成所述第二变形单元的材质为第二材质；

所述第一材质的线性热膨胀系数为α₁，所述第二材质的线性热膨胀系数为α₂，α₁为正值且α₂为负值，或者，α₁为负值且α₂为正值；所述第一变形单元和所述第三变形单元的长度之和为L₁，所述第二变形单元的长度为L₂，L₁/L₂等于α₂/α₁。

在其中一个实施例中，所述第一材质选自正线性热膨胀系数材料，所述第二材质为负线性热膨胀系数材料。

在其中一个实施例中，所述正线性热膨胀系数材料为铁、铝、铜、钛、锌、铁合金、铝合金、铜合金、钛合金和锌合金中的任意一种。