復(fù)雜曲面三維形貌測(cè)量往往要求測(cè)量系統(tǒng)具有較高的柔性、測(cè)量精度及自動(dòng)化程度。工業(yè)機(jī)器人作為柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的典范,集成了較高的運(yùn)動(dòng)靈活性;光學(xué)非接觸式形貌傳感器作為應(yīng)用廣泛的形貌測(cè)量器件,具有較高的測(cè)量精度。將二者相結(jié)合搭建的三維形貌柔性測(cè)量系統(tǒng)可以兼具兩者的優(yōu)點(diǎn),然而該系統(tǒng)的點(diǎn)云拼接精度較低,為解決此問(wèn)題,本文在傳統(tǒng)的三維形貌柔性測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出并研究了一種新的大型復(fù)雜曲面三維形貌柔性測(cè)量技術(shù)。本文對(duì)大型曲面測(cè)量設(shè)備及柔性測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了研究,并提出了引入iGPS（室內(nèi)全局定位系統(tǒng)）定位跟蹤系統(tǒng)提高點(diǎn)云拼接精度的方法,該方法以iGPS世界坐標(biāo)系作為點(diǎn)云拼接的坐標(biāo)系,機(jī)器人僅作為移動(dòng)載體而不再作為精度鏈中的一環(huán),避免了由于機(jī)器人較低的定位精度對(duì)系統(tǒng)精度的影響,因此提高了測(cè)量系統(tǒng)的點(diǎn)云拼接精度。同時(shí),提出了一種融合特征點(diǎn)擬合的標(biāo)定方法,該方法使用激光跟蹤儀建立系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并利用特征點(diǎn)約束和基于羅德里格矩陣的算法對(duì)轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了求解。使用ATOS三維形貌掃描儀、安川HP20D機(jī)器人和Nikon公司生產(chǎn)的iGPS定位跟蹤系統(tǒng)搭建了機(jī)器人形貌測(cè)量系統(tǒng),并通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了精度驗(yàn)證。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

復(fù)合式光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

圖 1.1 復(fù)合式光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 圖 1.2 C-Track780 立體視覺測(cè)量?jī)x（3）激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)（Laser Tracker）由于激光跟蹤儀可以進(jìn)行坐標(biāo)系的建立和轉(zhuǎn)換、外形擬合、轉(zhuǎn)站測(cè)量，在飛機(jī)制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光跟蹤儀是球坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，具有水平軸、垂直軸和光軸三根軸線，當(dāng)三根軸線相交于一點(diǎn)時(shí)，才與理想的球坐標(biāo)相吻合[10]。其主要工作原理為通過(guò)內(nèi)部的激光干涉儀進(jìn)行斜距測(cè)量，通過(guò)圓光柵或者角編碼器進(jìn)行俯仰角和水平角的測(cè)量，由斜距、水平角、俯仰角和靶球的半徑補(bǔ)償來(lái)解算空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)。除此之外，先進(jìn)的激光跟蹤儀系統(tǒng)還可以與其他輔助測(cè)量工具相結(jié)合進(jìn)行測(cè)量。例如圖 1.3 所示的 API 便攜式激光跟蹤儀，除了可以與傳統(tǒng)的靶球相組合測(cè)量外，還可以與 I-360 智能測(cè)量頭相結(jié)合對(duì)狹小空間的表面和孔進(jìn)行激光掃描；與 vProbe 探針測(cè)頭結(jié)合使用可以對(duì)狹小空間的特征進(jìn)行坐標(biāo)采集；與活動(dòng)靶標(biāo)相結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn) 360 度自動(dòng)接光，在機(jī)器人測(cè)量和機(jī)床標(biāo)定等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光跟蹤儀作為典型的大尺寸測(cè)量裝置，具有測(cè)量范圍大、測(cè)量精度高、測(cè)量速度較快，操作方便等特點(diǎn)，但是在大尺寸測(cè)量時(shí)需要頻繁轉(zhuǎn)站，轉(zhuǎn)站測(cè)量的

（a）激光跟蹤儀主機(jī) （b）I-360 （c）vProbe （d）活動(dòng)靶標(biāo)圖 1.3 激光跟蹤儀及其附件（4）激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)（Laser Radar）激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)[11]，其工作原理與激光跟蹤儀很類似，但是激光雷達(dá)采用特殊的激光反射技術(shù)，允許它可以直接在被測(cè)物表面進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)對(duì)黑暗彌漫性和高度反光材料也具有較好的測(cè)量效果除此之外，激光雷達(dá)可通過(guò)數(shù)據(jù)編程進(jìn)行完全自動(dòng)化的無(wú)人值守測(cè)量，配合可移動(dòng)式升降臺(tái)可對(duì)機(jī)身上表面進(jìn)行全局測(cè)量。激光雷達(dá)在對(duì)飛機(jī)、火箭等較高的被測(cè)物進(jìn)行測(cè)量時(shí)尤為方便，因?yàn)樗恍枰褂闷渌麥y(cè)量系統(tǒng)配置的攝影測(cè)量點(diǎn)球裝入反光境或手持探測(cè)器進(jìn)行搭配測(cè)量，但是它的測(cè)量方式是逐點(diǎn)式測(cè)量，測(cè)量速率較慢。圖 1.4 為 Metris 激光雷達(dá)。（5）經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)（Theodolite）經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)是由兩臺(tái)及以上的經(jīng)緯儀進(jìn)行組網(wǎng)構(gòu)成的前方交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)[12]。常見的經(jīng)緯儀主要分為光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀，其中以高準(zhǔn)確度的電子經(jīng)緯儀作為角度測(cè)量裝置的空間姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，是解決大型工件裝配及校準(zhǔn)的有

【參考文獻(xiàn)】：
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