專利名稱：工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量方法，特別涉及一種采用光信號(hào)接收器的工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，具體講，涉及工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的方法是基于論文《掃描平面激光空間定位系統(tǒng)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建》 中所述的工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)(WMPS Workspace Measurement Positioning System), 該系統(tǒng)為針對(duì)大型制造業(yè)測(cè)量需求及全局測(cè)量控制網(wǎng)的特點(diǎn)發(fā)展一種新型多站網(wǎng)絡(luò)式室內(nèi)測(cè)量定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大尺度空間坐標(biāo)的高精度自動(dòng)測(cè)量。如

圖1所示，此類系統(tǒng)借鑒了全球定位系統(tǒng)的測(cè)量思想，使用多個(gè)激光發(fā)射裝置(發(fā)射站)組成測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，采用基于光電掃描的空間角度交會(huì)自動(dòng)測(cè)量方法對(duì)單個(gè)接收器進(jìn)行定位，發(fā)射站在工作時(shí)不負(fù)責(zé)解算接收器坐標(biāo)，而是通過(guò)向外發(fā)射帶有角度信息的光信號(hào)，為測(cè)量空間內(nèi)的光電接收器提供定位服務(wù)。激光發(fā)射站結(jié)構(gòu)如圖2所示，發(fā)射站工作時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)繞固定軸勻速旋轉(zhuǎn)并向外發(fā)射兩束隨轉(zhuǎn)臺(tái)一同旋轉(zhuǎn)的平面激光，同時(shí)每當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)至一個(gè)預(yù)定位置時(shí)基座上的激光器發(fā)出全向光脈沖作為單周旋轉(zhuǎn)起點(diǎn)的同步標(biāo)記。接收器接收到同步標(biāo)記光信號(hào)及掃描平面光信號(hào)并通過(guò)內(nèi)部計(jì)時(shí)器記錄此時(shí)時(shí)間值，解算發(fā)射站轉(zhuǎn)過(guò)角度。處理電路在獲得發(fā)射站角度信息后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將角度值發(fā)送給解算工作站。在已知發(fā)射站方位信息后，只要有兩個(gè)以上基站的角度測(cè)量值，解算工作站便可以使用角度交匯方法計(jì)算出此時(shí)接收器的精確坐標(biāo)。這種發(fā)射站網(wǎng)絡(luò)單向廣播的坐標(biāo)測(cè)量方式使WMPS系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)多個(gè)接收器進(jìn)行跟蹤定位并為現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化組裝設(shè)備(如機(jī)械手、自動(dòng)引導(dǎo)小車等)提供導(dǎo)航信息，非常適于工業(yè)應(yīng)用。由測(cè)量原理可知，欲使WMPS系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定精確不但需要保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)射站轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一固定值，而且還要保證其位置姿(坐標(biāo)及方向角)固定不變。雖然在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)發(fā)射站一般安裝在穩(wěn)定的地基或墻壁側(cè)立面上，但是大型裝配設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)和廠房框架受溫度影響產(chǎn)生的變形仍會(huì)不可避免的使某些發(fā)射站位姿發(fā)生輕微改變， 導(dǎo)致測(cè)量精度降低。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)軸系本身壽命限制網(wǎng)絡(luò)中個(gè)別長(zhǎng)時(shí)間使用的發(fā)射站旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性降低同樣會(huì)影響系統(tǒng)測(cè)量精度。鑒于WMPS系統(tǒng)的單向廣播式測(cè)量方式，欲保證測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定可靠需要解決以下兩方面關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題1、及時(shí)獲得網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)發(fā)射站的工作狀態(tài)并發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的設(shè)備，對(duì)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的工作裝態(tài)實(shí)施有效監(jiān)控。2、對(duì)發(fā)生位姿改變但仍能使用的發(fā)射站通過(guò)輔助設(shè)施實(shí)現(xiàn)位置及姿態(tài)參數(shù)的在線補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)可自愈的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法包括下列步驟1、布置好發(fā)射站，實(shí)現(xiàn)發(fā)射站全局定向，完成WMPS測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；2、在工作空間內(nèi)安裝兩個(gè)以上用于監(jiān)控發(fā)射站狀態(tài)的接收器，并使每個(gè)接收器可接收到該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的所有發(fā)射站信息，用于安裝接收器的支架由殷鋼或陶瓷等溫度系數(shù)較小的材料制成并固連在工位地基上；3、WMPS測(cè)量網(wǎng)絡(luò)定向完成后，可通過(guò)狀態(tài)監(jiān)控接收器采集發(fā)射站空間角度初始數(shù)據(jù)θ K1或θ 并儲(chǔ)存在上位機(jī)內(nèi)，工作時(shí)每隔一定監(jiān)控周期接收器多次連續(xù)采集發(fā)射站的掃描角度θρ θ 2并與上位機(jī)存儲(chǔ)的初始數(shù)據(jù)對(duì)比、判定發(fā)射站工作狀態(tài)；4、具體發(fā)射站工作狀態(tài)采用以下測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)值考核(1)單個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)的θ工或θ 2的多次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差該結(jié)果反映發(fā)射站軸系運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差大于某一閾值時(shí)，可被判斷為發(fā)射站轉(zhuǎn)速失穩(wěn)，軸系結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題；(2)多個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)的91或θ 2的多次測(cè)量結(jié)果均值與初始數(shù)據(jù)θ1(|或θ2(|之差
權(quán)利要求
1. 一種工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征是，包括如下步驟1)、布置好發(fā)射站，實(shí)現(xiàn)發(fā)射站全局定向，完成WMPS測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；2)、在工作空間內(nèi)安裝兩個(gè)以上用于監(jiān)控發(fā)射站狀態(tài)的接收器，并使每個(gè)接收器可接收到該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的所有發(fā)射站信息，用于安裝接收器的支架由殷鋼或陶瓷等溫度系數(shù)較小的材料制成并固連在工位地基上；3)、WMPS測(cè)量網(wǎng)絡(luò)定向完成后，可通過(guò)狀態(tài)監(jiān)控接收器采集發(fā)射站空間角度初始數(shù)據(jù) θ K1或Θ 2。并儲(chǔ)存在上位機(jī)內(nèi)，工作時(shí)每隔一定監(jiān)控周期接收器多次連續(xù)采集發(fā)射站的掃描角度θρ θ 2并與上位機(jī)存儲(chǔ)的初始數(shù)據(jù)對(duì)比、判定發(fā)射站工作狀態(tài)；4)、具體發(fā)射站工作狀態(tài)采用以下測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)值考核 (1)單個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)的θ工或θ 2的多次測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是，所述采集發(fā)射站的掃描角度θ” 02是 1)、激光發(fā)射站的數(shù)學(xué)模型被抽象為繞公共轉(zhuǎn)軸上一點(diǎn)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的非平行半平面及一個(gè)以固定頻率發(fā)射脈沖光的點(diǎn)光源，而接收器簡(jiǎn)化為以靶面光學(xué)中心為中心的質(zhì)點(diǎn)，組裝完畢后定義發(fā)射站坐標(biāo)系可定義如下，以激光平面1與轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)為激光發(fā)射站原點(diǎn)， 旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，X軸為初始時(shí)刻，即轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)至固定位置，發(fā)射器發(fā)射脈沖光時(shí)，激光器1光軸所在位置，Y軸遵循右手定則，出廠前，對(duì)發(fā)射站旋轉(zhuǎn)角速度ω進(jìn)行設(shè)定，并標(biāo)定發(fā)射站激光平面在初始位置處的平面ABCD參數(shù)，則發(fā)射站坐標(biāo)系下光平面方程可表示為
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量方法。為提供一種工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，工作空間測(cè)量定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法包括下列步驟1、布置好發(fā)射站；2、在工作空間內(nèi)安裝兩個(gè)以上用于監(jiān)控發(fā)射站狀態(tài)的接收器；3、WMPS測(cè)量網(wǎng)絡(luò)定向完成后，可通過(guò)狀態(tài)監(jiān)控接收器采集發(fā)射站空間角度初始數(shù)據(jù)θ10或θ20并儲(chǔ)存在上位機(jī)內(nèi)，工作時(shí)每隔一定監(jiān)控周期接收器多次連續(xù)采集發(fā)射站的掃描角度θ1、θ2并與上位機(jī)存儲(chǔ)的初始數(shù)據(jù)對(duì)比、判定發(fā)射站工作狀態(tài)；4、具體發(fā)射站工作狀態(tài)采用測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)值考核。本發(fā)明主要應(yīng)用于三座標(biāo)測(cè)量場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102425990SQ201110270929
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者任永杰, 葉聲華, 楊凌輝, 楊學(xué)友, 邾繼貴 申請(qǐng)人:天津大學(xué)