[发明专利]机器人末端经纬仪坐标系快速标定方法

摘要

本发明公开了一种航天器设备位姿自动测量系统机器人末端经纬仪快速标定方法，该方法通过现场布置4个以上公共靶标点，利用跟踪仪和一台经纬仪分别对公共靶标点Pi进行测量，获得公共靶标点在激光跟踪仪坐标系下的三维坐标以及在经纬仪坐标系下的方位角；再根据公共靶标点三维坐标、距离以及公共靶标点方位角，最终确定经纬仪坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的相对方位关系。本发明摆脱传统利用两台经纬仪同时对多点进行测量的机器人末端经纬仪标定方法，大大提高机器人末端经纬仪现场标定过程的效率及便捷性，同时充分发挥经纬仪测角及跟踪仪测点位精度高的优势，有效提高机器人末端经纬仪标定精度，姿态标定精度优于5″，位置标定精度优于0.05mm。

主权项

1.机器人末端经纬仪快速标定方法，包括以下步骤：1)在现场布置4个以上公共靶标点P_i，利用跟踪仪和一台经纬仪分别对公共靶标点P_i进行测量，获得公共靶标点P_i在激光跟踪仪坐标系O_L‑X_LY_LZ_L下的三维坐标(X^L_pi,Y^L_pi,Z^L_pi),在经纬仪坐标系O_T‑X_TY_TZ_T下的方位角(α^T_pi,β^T_pi)；根据跟踪仪测出的公共靶标点三维坐标，计算任意两个公共靶标点之间的距离D_ij，利用经纬仪获取的公共靶标点方位角，确定公共靶标点在经纬仪坐标系下的单位向量2)设和r_i分别表示经纬仪原点O_L到公共靶标点P_i的向量和距离，根据上述数据建立如下几何关系：通过联合解算上述方程得到：其中cosθ_ij通过确定公共靶标点P_i、P_j在经纬仪坐标系下的单位向量确定:cosθij＝cosαTpicosαTpjsinβTpisinβTpj+sinαTpisinαTpjsinβTpisinβTpj+cosβTpicosβTpj＝sinβTpisinβTpjcos(αTpi+αTpj)+cosβTpicosβTpj  (3)3)设空间中共分布n个公共靶标点，结合上述公式(2)任意两点之间建立一个方程，联合所有两点建立的方程得规模为n(n‑1)/2的方程组：当n>3时满足上述方程组求解条件，通过迭代优化得到未知比例系数ri，进而能够确定公共靶标点Pi在经纬仪坐标系OT‑XTYTZT下的三维坐标(XTpi,YTpi,ZTpi)；4)确定公共靶标点Pi分别在经纬仪坐标系OT‑XTYTZT和激光跟踪仪坐标系OL‑XLYLZL的三维坐标后，利用公共点转站算法可以确定经纬仪坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的相对方位关系(RLT,TLT)。