专利名称：多仪器坐标统一化装置的校准方法
技术领域：
本发明涉及一种坐标测量方法，具体涉及多仪器坐标统一化装置的校准方法。
背景技术：
目前使用的多仪器坐标统一方法是在公共可视位置上，设置3个单一的靶球座， 分别把直径相同的半球靶标、角锥棱镜靶标和工具球靶标，依次放置在靶球座上，同时用相应的仪器测量靶标的球心坐标，经过相应的数学计算，且可以建立起各个仪器坐标系的相互关系，即坐标统一化，其中，半球靶标为经纬仪用，角锥棱镜靶标为激光跟踪仪用，工具球靶标为激光雷达用，如图I所示。现有技术方法下，以距离被测点5米状态下电子经纬仪与激光跟踪仪和激光雷达坐标统一为例，测量标准差约为O. 090mm，激光跟踪仪和激光雷达坐标统一时，测量标准差约为O. 061_。这一方法的缺点是,每次测量误差未知，坐标统一化精度低。
发明内容
本发明是为了解决每次测量误差未知，坐标统一化精度低的问题。从而提供了多仪器坐标统一化装置的校准方法。多仪器坐标统一化装置的校准方法，本方法是基于用多仪器坐标统一化装置实现的，所述装置包括电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达，所述装置还包括M个基准转换标准器(M3 3)，所述的M个基准转换标准器均在电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达公共可视的位置，每个基准转换标准器包括I个碳纤维基板、N个衬套和N个靶球座(N ^ 3)，N个靶球座组成一个N边形，N个衬套均过盈装配于碳纤维基板的衬套孔上，N个靶球座分别固定于N个衬套上，本方法包括下述步骤一、用电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达测同一个基准转换标准器上的N个靶球座球心的坐标值；二、根据步骤一得到的电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达的坐标，分别在电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达的坐标系下求取N边形的重心或中心；同理，求取其他的M-I个基准转换标准器的电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达的坐标系下N边形的重心或中心；三、根据步骤二求得的重心或中心的坐标值，通过坐标的平移、旋转实现坐标转换实现坐标的统一。本发明本方案的优势在于1、“中心”的重复性高于单一靶标中心的重复性；2、误差可以控制在一定的范围内测量得到的三角形或四边形可以与已标定的进行比对，当发现误差过大时，可以重新测量，直到获得满意的结果。也就是说，进行坐标统一化时，至少有 3个标准器位于公共可视的位置，各仪器分别测量自己的靶标，电子经纬仪用半球靶标和激光跟踪仪用角锥棱镜靶标供激光雷达使用工具球靶标，即使用“误差可控型基准转换标准器”，经纬仪与跟踪仪和激光雷达坐标统一时，标准差为不大于O. 060_，跟踪仪和激光雷达坐标统一时，标准差为不大于O. 041mm。
图I是传统的坐标统一化的结构图，图2是误差可控型基准转换标准器，图3是多仪器坐标统一化装置的结构图。
具体实施例方式具体实施方式
一、多仪器坐标统一化装置的校准方法，本方法是基于用多仪器坐标统一化装置实现的，所述装置包括电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4，所述装置还包括M个基准转换标准器I (M > 3)，所述的M个基准转换标准器I均在电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4公共可视的位置，每个基准转换标准器I包括I个碳纤维基板1-1、 N个衬套1-2和N个靶球座1-3 (N彡3)，N个靶球座1_3组成一个N边形，N个衬套1_2均过盈装配于碳纤维基板1-1的衬套孔上，N个靶球座1-3分别固定于N个衬套1-2上，本方法包括下述步骤一、用电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4测同一个基准转换标准器I上的 N个靶球座1-3球心的坐标值；二、根据步骤一得到的电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4的坐标，分别在电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4的坐标系下求取N边形的重心或中心；同理，求取其他的M-I个基准转换标准器I的电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4的坐标系下N边形的重心或中心；三、根据步骤二求得的重心或中心的坐标值，通过坐标的平移、旋转实现坐标转换实现坐标的统一。
具体实施方式
二、本实施方式与具体实施方式
一的不同之处在于它还包括步骤四、验证坐标转换后的精度，用一个已知长度的基准尺，分别用统一坐标系后的三种仪器测出其两端坐标值，根据得到数据的一致程度，或根据空间两点间距离公式求出其长度，与已知长度进行比较得到误差。
具体实施方式
三、本实施方式与具体实施方式
二的不同之处在于步骤四、还可以任取一种仪器测标准尺一端坐标值，另一种仪器测标准尺另一端坐标值，根据空间两点间距离公式，求该标准尺长度，可反算其坐标误差。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
二的不同之处在于当M = 3，N = 4 时，则有3个基准转换标准器I、3个碳纤维基板1-1、4个衬套1-2和4个靶球座1_3 (N ^ 3), 4个靶球座1-3组成一个4边形，其多仪器坐标统一化装置的校准的方法为a、用电子经纬仪2、激光跟踪仪3和激光雷达4测同一个基准转换标准器I上的4 个靶球座1-3的坐标值，得到三个坐标值如下
权利要求
1.多仪器坐标统一化装置的校准方法，本方法是基于用多仪器坐标统一化装置实现的，所述装置包括电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达(4)，其特征在于所述装置还包括M个基准转换标准器(I) (M ^ 3)，所述的M个基准转换标准器(I)均在电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达(4)公共可视的位置，每个基准转换标准器(I)包括I个碳纤维基板(1-1)、N个衬套(1-2)和N个靶球座(1-3) (N ^ 3)，N个靶球座(1-3)组成一个N边形，N个衬套(1-2)均过盈装配于碳纤维基板(1-1)的衬套孔上，N个靶球座(1-3) 分别固定于N个衬套(1-2)上，本方法包括下述步骤一、用电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达⑷测同一个基准转换标准器⑴ 上的N个靶球座(1-3)球心的坐标值；二、根据步骤一得到的电子经纬仪⑵、激光跟踪仪⑶和激光雷达⑷的坐标，分别在电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达(4)的坐标系下求取N边形的重心或中心；同理，求取其他的M-I个基准转换标准器(I)的电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达(4)的坐标系下N边形的重心或中心；三、根据步骤二求得的重心或中心的坐标值，通过坐标的平移、旋转实现坐标转换实现坐标的统一。
2.根据权利要求I所述的多仪器坐标统一化装置的校准方法，其特征在于多仪器坐标统一化装置的校准方法还包括步骤四、验证坐标转换后的精度，用一个已知长度的基准尺，分别用统一坐标系后的三种仪器测出其两端坐标值，根据得到数据的一致程度，或根据空间两点间距离公式求出其长度，与已知长度进行比较得到误差。
3.根据权利要求I所述的多仪器坐标统一化装置的校准方法，其特征在于多仪器坐标统一化装置的校准方法还包括步骤四、验证坐标转换后的精度，任取一种仪器测标准尺一端坐标值，另一种仪器测标准尺另一端坐标值，根据空间两点间距离公式，求该标准尺长度，可反算其坐标误差。
4.根据权利要求I所述的多仪器坐标统一化装置的校准方法，其特征在于当M= 3， N = 4时，则有3个基准转换标准器⑴、3个碳纤维基板(1-1)、4个衬套(1-2)和4个靶球座(1-3) (NS 3)，4个靶球座(1-3)组成一个4边形，其多仪器坐标统一化装置的校准的方法为a、用电子经纬仪(2)、激光跟踪仪(3)和激光雷达⑷测同一个基准转换标准器⑴上的4个靶球座(1-3)的坐标值，得到三个坐标值如下 电子经纬仪(2)坐标系下的坐标
全文摘要
多仪器坐标统一化装置的校准方法，涉及多仪器坐标统一化装置的校准方法。为了解决每次在坐标转换过程中测量误差未知，坐标统一化精度低的问题。本发明是基于用多仪器坐标统一化装置实现的，它包括基准转换标准器，基准转换标准器包括碳纤维基板、衬套和靶球座。多仪器坐标统一的校准方法为用电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达测同一个基准转换标准器上的靶球座球心的坐标值；根据得到的电子经纬仪、激光跟踪仪和激光雷达的坐标，分别在三种仪器的坐标系下求取N边形的重心或中心；根据求得的重心或中心的坐标值，通过坐标的平移、旋转实现坐标转换实现坐标的统一。本发明适用于航空航天、船舶、汽车等精密装配和机床等精密加工行业使用。
文档编号G01B11/00GK102589430SQ20121002252
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者唐文彦, 张晓琳, 王德元, 马强 申请人:哈尔滨工业大学