精密测量理论与技术基础第7章-长度量测量2课件.ppt

1、第三节 坐标测量 坐标测量是通过构建坐标系，对被测要素的空间位置坐标进行测量，将被测要素上的点与坐标系联系起来 测量概念的理解从单纯的与标准量比较转化到数学模型化测量 坐标测量法是几何量测量最基本最常用的测量方法，通过测量被测几何要素上若干个点的位置坐标继而求得被测参量 包括采样读数和数据处理两个步骤第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统三坐标测量机(CMM)三坐标测量机基于坐标测量原理。早期出现的测长机可在一个坐标方向上进行工件长度的测量，即单坐标测量机，仅进行一维坐标测

2、量。后来出现的万能工具显微镜，具有X与Y两个坐标方向移动的工作台，可测量平面上各点的坐标位置，即为二维测量，也可称为二坐标测量机。而三维测量需要X，Y与Z方向的运动导轨，可测出空间范围内各被测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过数学运算，求出被测的几何尺寸、形状和位置。三坐标测量机(CMM)测测头头电气控制系统电气控制系统计算机硬件计算机硬件测量软件测量软件打印与绘图装置打印与绘图装置主主机机电电气气系系统统瞄准瞄准测微测微三坐标测量机(CMM)CMM接触式测头CMM框架结构工作台工作台桥框桥框滑架滑架主主轴轴测头测头标尺标尺承载能力较强 阿贝误差大 Z轴偏摆大不适用大型三坐标测量机移动

3、桥式固定桥式龙门式水平臂式CMM框架结构移动桥式固定桥式龙门式水平臂式桥框桥框基座基座导轨导轨工作台工作台滑架滑架主主轴轴标尺标尺阿贝误差小Z轴偏摆小适用于高精度三坐标测量机工作台移动导轨长被测对象重量有限制CMM框架结构移动桥式固定桥式龙门式水平臂式横梁横梁立柱立柱导轨导轨滑架滑架主轴主轴测量范围大测量空间开阔阿贝误差大CMM框架结构移动桥式固定桥式龙门式水平臂式滑架滑架水平臂水平臂立柱立柱结构简单测量空间开阔Y方向量程受限制CMM数据处理数据处理软件包括：坐标变换和计算被测量坐标轴旋转 x y o x x o y y C B A 坐标原点平移zzyyyxxxACACzzyyxxxxyyyy

4、xxyyyxxyyyyxxxxxACBCACBCACBCACACBCACACBCACBCACBCACACBCAC)()()()()()()()(2222CMM数据处理计算被测量ryyxyyxyyxyyxxyyxxyyxxR)()()(2)()()()()()(213132321213213232232221221zzyyxyyxyyxxxxxxxxxxxxyxxyyyyxyyxyyxyyyyyyyyxyyxyyxxCCC)()()(2)()()()()()()()(2)()()()()(213132321133221212313223221213132321133221212313223221

5、CCyd 三坐标测量机误差 定位误差 标尺读数误差和阿贝误差 垂直度误差 直线度运动误差 测头误差 软件误差 力变形和热变形误差 测量方法误差第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统激光三角法 直射式与斜射式 对物体表面反射特性的影响 测量点变化 分辨力 测量范围 传感器体积cossinxbxaxxabxxx1ab211212cossin()cos()axxbx激光三角法激光三角法视觉三维测量)1()1(2121rkYYrkXXdIdIcIccIyYzfxX)()(001vv

6、dYuudsXydxxd oc xc yc f P zc XI x YI OI xc yc zc XI YI PI u v(u0,v0)zw xw yw Pc 摄像机模型摄像机的三维测量模型TRwwwccczyxzyxIzwwwywwwIzwwwxwwwyIxxIYtzryrxrtzryrxrfXtzryrxrtzryrxrfrkvvdYrkuudsX9876549873212102101)1)()1)(987654321rrrrrrrrrRzyxtttT结构光传感器线结构光传感器模型)1()1()()(218754218721001rkYtyrxrtyrxrfrkXtyrxrtyrxrfvv

7、dYuudsXdzssxssdzssxssydxxdcZcOcXcY线结构激光器像平面sOsYsXsZ(,)ssssP x y z(,)dP u v双目视觉汽车白车身视觉在线检测 线结构光扫描三维测量系统由于一束光线只能测量部分物体表面，因此需要用相应的机构带动物体或者带动传感器做二者的相对运动，形成扫描测量(Scanning Measurement)：主动扫描(Active Scanner)(光源相对物体表面运动)：这种扫描方式需要标定出各条扫描光束和确定的空间坐标系的关系，标定比较复杂被动扫描(Passive Scanner)(传感器和物体表面相对运动)：这种扫描方式需要特定的运动机构，例

8、如坐标测量机，转台，轨道等精度较高的承载环境，因为相对运动轨迹本身参与最终3D空间坐标值的确定，因此标定简单，但附加设备要求较高 线结构光扫描三维测量系统线结构光传感器Line-Structured Laser Sensor锡膏厚度激光3D扫描仪自由曲面测量手机、个性化产品等造型设计测量样品尺寸数据拟合样品尺寸数据 对样品尺寸数据进行分析，处理，整合，修改外形再现效果仿真自由曲面测量汽车外形设计自由曲面测量各种机械零件服装设计第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统柔性关节式

9、坐标测量系统1.基座基座2.计算机计算机3.关节关节4.测量臂测量臂5.触发测头触发测头6.配重配重第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统双经纬仪三坐标测量系统sin()112sin()sintansin()sinsinsin()BAPABBAPABABPABxbbyzb大尺寸空间交汇原理第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统激光跟踪仪大尺寸空间极坐标测量系统激光干涉测距第三节 坐标测量一、三坐标测量机二、视觉三维测量系统三、柔性关节式坐标测量系统四、双经纬仪三坐标测量系统五、激光跟踪仪六、indoor GPS 空间坐标测量系统indoor GPS 空间坐标测量系统indoor GPS 空间坐标测量系统