[发明专利]一种圆柱体位姿测量方法及装置

权利要求书

1.一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

S1：在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，获取待测圆柱体的相关参数；

S2：根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；

S3：根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线为待测圆柱体的姿态方向，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线在水平面内的投影偏差与竖直移动所述线激光位移传感器的高度比值即为所述待测圆柱体的姿态倾斜量；

步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：

当待测圆柱体的直径可变时，即测量不同直径的待测圆柱体，在与待测圆柱体同一高度布置三个线激光位移传感器，对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器相对布置在待测圆柱体两侧，记为GX1和GX2；另一个线激光位移传感器布置在GX1和GX2连线的垂直方向，记为GY；且待测圆柱体中心及其对应测量高点均在线激光位移传感器的测量范围内；

步骤S2中的所述圆柱体位姿测量模型公式如下：

x1+x2+d＝C1 (1)

x1+δx+d/2＝C2 (2)

y+δy+d/2＝C3 (3)

式中，d为待测圆柱体的直径，x1为第一线激光位移传感器GX1与待测圆柱体的截面最高点距离，x2为第二线激光位移传感器GX2与待测圆柱体的截面最高点距离，y为第三线激光位移传感器GY与待测圆柱体的截面最高点距离；C1、C2、C3均为常量；δx和δy为圆柱体中心相对于装配台回转中心的偏心量。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S1中的所述待测圆柱体的相关参数包括待测圆柱体的直径、线激光位移传感器与待测圆柱体的截面最高点距离。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，常量C1、C2、C3的标定方法如下：

常量C1通过对已知直径d的标准件的测量值x1和x2确定，记标准件处于回转中心时，偏心量δx和δy为0，则通过标准件的测量值x1’和y’确定常量C2和C3。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：

当待测圆柱体直径已知或恒定不变，在与待测圆柱体同一高度布置两个线激光位移传感器，对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器垂直布置在待测圆柱体两侧，记为GX1、GY，即GX1与待测圆柱体的连线、GY与待测圆柱体的连线两者是垂直的。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱体位姿测量方法，其特征在于，步骤S1中在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，包括：

当待测圆柱体的直径可变和安装空间受限时，在同一高度布置三个线激光位移传感器对待测圆柱体表面进行测量；其中两个线激光位移传感器相对布置在待测圆柱体两侧，记为GX1和GX2；第三个线激光位移传感器与GX1和GX2连线的垂直方向呈一定夹角布置。

6.基于权利要求1至5中任一所述的一种圆柱体位姿测量方法的装置，其特征在于，该装置包括：

获取单元：用于在待测圆柱体的周围布置线激光位移传感器，并获取待测圆柱体的相关参数；

第一计算单元，用于根据获取的待测圆柱体的相关参数，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体的第一高度测量截面的中心位置；通过竖直移动所述线激光位移传感器，采用圆柱体位姿测量模型计算待测圆柱体在第二高度测量截面的中心位置；

第二计算单元，用于根据所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置，计算待测圆柱体的姿态，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线为待测圆柱体的姿态方向，所述第一高度测量截面的中心位置和第二高度测量截面的中心位置连线在水平面内的投影偏差与竖直移动所述线激光位移传感器的高度比值即为所述待测圆柱体的姿态倾斜量；

输出单元，用于输出所述待测圆柱体的姿态倾斜量；

所述获取单元中的所述待测圆柱体的相关参数包括待测圆柱体的直径、线激光位移传感器与待测圆柱体的截面最高点距离；

所述第一计算单元中的所述圆柱体位姿测量模型公式如下：

x1+x2+d＝C1 (1)

x1+δx+d/2＝C2 (2)

y+δy+d/2＝C3 (3)

式中，d为待测圆柱体的直径，x1为第一线激光位移传感器GX1与待测圆柱体的截面最高点距离，x2为第二线激光位移传感器GX2与待测圆柱体的截面最高点距离，y为第三线激光位移传感器GY与待测圆柱体的截面最高点距离；C1、C2、C3均为常量；δx和δy为圆柱体中心相对于回转中心的偏心量。