基于旋转平面激光扫描测角的新型坐标测量系统.pdf

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1、2010年第29卷第l2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)99基于旋转平面激光扫描测角的新型坐标测量系统劳达宝，杨学友，邾继贵，叶声华(天津大学精密测试计量技术及仪器国家重点实验室，天津3o0072)摘要：为了满足现代制造业中超大尺寸测量高效高精度的要求，以空间角度交汇测量原理为基础，提出了一种新的三维坐标测量系统。介绍了该系统的测量原理，分析了系统的几何模型。结合测量原理和结构对系统精度的影响，对系统的重要部件进行了结构设计分析，完成整个系统的设计。最后通过实验数据验证该系统的可行性，该系统

2、在6m的测量距离精度可达±O．15mm。关键词：工作空间测量定位系统；空间角度测量；三维坐标测量；结构设计中图分类号：TG806文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)12-0099--03AnewcoordinatemeasuringsystembasedonspatialanglemeasuredbyrotatingplanarlaserbeamsLAODa—bao，YANGXue～you，ZHUJi-gui，YESheng—hua(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyan

3、dInstruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inordertomeettheneedofhigheficiencyandhighprecisionultralarge—scalemeasurementinmodernmanufacturingindustry，anew3Dcoordinatemeasuringsystembasedontheprincipleofspatialanglemeasurementisproposed．Themeasurementprinciplei

4、sdiscussed，andthegeometrymodelofthesystemisanalyzed．Combiningwiththemeasurementprincipleandtheeffectofstructureonthesystemprecisionstructuredesignofkeycomponentsofthesystemisanalyzed，andthedesignofthewholesystemisfinished．Theexperimentdatashowsthatthissystemisfeasibleandrationa

5、1．Themeasuringprecisionofthecurrentsystemiscloseto±O．15mmwhilethedistanceiS6m．Keywords：workspaceme．asurementpositioningsystem(wMPS)；spatialanglemeasurement；3Dcoordinatemeasurement；constructiondesign0引言分析现有的基于角度传递为基础的非正交测量方法，大尺寸超大尺寸设备的制造技术是先进制造进步的一核心的问题是空间角度的自动高效测量和测量精度的控个非常重要的领

6、域，在以大型设备为标志的基础重工业中制。为此，本文探索了一种新型非正交坐标空间测量定位有广泛的重要的应用背景。超大尺寸的空间位置的精密测系统(workspacemeasurementpositionsystem，wMPS)。量与定位是创造技术的基础，是提高精度，提高效率，保证系统由发射器和接收器构成，通过发射器自动扫描空间发质量不可或缺的工艺保障手段J。射光信号，接收器通过接收信号的时间间隔计算角度。每为匹配大型工件设备的制造条件、环境、工艺等，实现个发射器测量接收器方位角(水平、垂直角)，当接收器能十几米以上的空间范围的空问测量与定位是基于角度传感

7、接收到2个(或2个以上)发射器信号，由空间角度前方交为主的非正交空间坐标定位测量方法。采用多只测角传感汇测量原理从而计算出传感器在该局部测量坐标系的坐器辅以接收测量传感器，实现空问交汇约束测量或其他类标。wMPS实现了角度测量的自动化；通过测站的布置实型的球坐标测量，典型的方法是结合经纬仪系统或激光跟现测量精度不随测量空间增大而降低；接收器之间互不干踪仪测量方法j。扰，并行性较好，取得很好的实验结果。收稿日期：2010-04-29基金项目：国家自然科学基金资助项目(50735003)；天津市自然科学基金资助项目(09JCZDJC26900)；天津市科

8、技支撑计划重点资助项目(08ZCGYGXll800)100传感器与微系统第29卷1测量原理和无线供电2种，设