專利名稱：運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法及用途。
背景技術(shù)：
某工件是一個(gè)直徑達(dá)幾米的空心球體，在該球體的整個(gè)表面上分布有多個(gè)通孔。 由于對(duì)這些孔的加工精度有嚴(yán)格要求，合理的制造工藝是先將多塊形狀、大小完全相同的球瓣焊接成空心球體，然后再以相同的基準(zhǔn)在該空心球體的表面開(kāi)孔。使用激光跟蹤系統(tǒng)在空心球體上進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)(即各通孔的中心點(diǎn))的標(biāo)定是可以采取的技術(shù)手段。只要操作人員事先確定好工件的位置，然后再將待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)在工件上的理論坐標(biāo)值輸入激光跟蹤系統(tǒng)，就可引導(dǎo)該系統(tǒng)中的激光跟蹤儀發(fā)射出指向待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)的激光束，該激光束照射到工件表面上后形成的光斑就是目標(biāo)點(diǎn)所處的位置。運(yùn)用該方法所面臨的一個(gè)主要問(wèn)題在于，同一臺(tái)激光跟蹤儀不可能同時(shí)照射到空心球體的整個(gè)表面，因此為了通過(guò)激光跟蹤儀標(biāo)定出所有的目標(biāo)點(diǎn)，就需要對(duì)激光跟蹤儀進(jìn)行轉(zhuǎn)站(即從一個(gè)測(cè)量位置轉(zhuǎn)移至另一測(cè)量位置)，但轉(zhuǎn)站后又必須通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)工件的位置重新進(jìn)行測(cè)定，這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)站前后空心球體的基準(zhǔn)發(fā)生較大偏移，進(jìn)而導(dǎo)致這些通孔的加工位置存在嚴(yán)重的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供具有較高重復(fù)定位精度的用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法。該方法使用激光跟蹤儀先后在工件周圍的至少兩個(gè)不同的測(cè)量位置對(duì)該工件的同一基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)定位，其具體包括以下步驟1)確定工件的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)前一測(cè)量位置的坐標(biāo)值；幻在工件上設(shè)置至少四個(gè)參考點(diǎn)，并在前一測(cè)量位置處使用激光跟蹤儀依次測(cè)量出這些參考點(diǎn)相對(duì)該前一測(cè)量位置的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到這些參考點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值；；3)在后一測(cè)量位置處使用激光跟蹤儀測(cè)量出上述至少四個(gè)參考點(diǎn)相對(duì)后一測(cè)量位置的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)后一測(cè)量位置的坐標(biāo)值。在有多個(gè)測(cè)量位置的情況下，只需重復(fù)上述步驟1) 步驟幻即可。此外，在步驟 2)中具體可采用以下方式在工件上實(shí)現(xiàn)各參考點(diǎn)的設(shè)置，即通過(guò)在工件上固定安裝多個(gè)靶座，這些靶座均具有與激光跟蹤儀的靶球適配的定位結(jié)構(gòu)，將靶球裝入任意一靶座后，靶球的位置則被該靶座固定，此時(shí)靶球的中心即為某一參考點(diǎn)。本發(fā)明還提供了上述方法在空心球體上進(jìn)行孔位標(biāo)定的用途，即通過(guò)上述方法確定出工件的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)某一測(cè)量位置的坐標(biāo)值后，將待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)在工件上的理論坐標(biāo)值輸入激光跟蹤儀，引導(dǎo)該激光跟蹤儀發(fā)射出指向待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)的激光束，該激光束照射到工件表面上后形成的光斑就是待標(biāo)定孔位的中心點(diǎn)。需要指出的是，利用上述方法在空心球體上進(jìn)行孔位標(biāo)定時(shí)，可先使用激光跟蹤儀掃描空心球體的外輪廓面，此時(shí)在與激光跟蹤儀配套使用的操作軟件上的界面上可自動(dòng)對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行擬和并得到空心球體的三維數(shù)字模型，并計(jì)算出該三維數(shù)字模型的球心相
3對(duì)激光跟蹤儀的坐標(biāo)值。實(shí)際上，此時(shí)該激光跟蹤儀所處的位置即為最初的測(cè)量位置。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明實(shí)際上利用工件上固定不動(dòng)的參考點(diǎn)作為激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站的公共測(cè)量點(diǎn)，從而通過(guò)這些參考點(diǎn)對(duì)激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站后工件基準(zhǔn)點(diǎn)的變化進(jìn)行約束，確保了對(duì)工件基準(zhǔn)點(diǎn)的重復(fù)定位精度。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖。圖2為圖1的平面圖，并增加了局部細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。以下具體針對(duì)在空心球體上進(jìn)行孔位標(biāo)定的應(yīng)用對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，工件1為一個(gè)直徑達(dá)幾米的空心球體，在該球體的整個(gè)表面上分布有多個(gè)通孔(圖中未示出)，這些通孔的中心均要求指向空心球體的球心(即工件1的基準(zhǔn)點(diǎn)A)。由于激光跟蹤儀4的測(cè)量范圍有限，不可能固定在一個(gè)位置上就將工件1的整個(gè)球面都覆蓋于其測(cè)量區(qū)域之內(nèi)，因此如果將激光跟蹤儀4先放置在前一測(cè)量位置2上，就只能覆蓋工件1的部分表面，之后就需要對(duì)激光跟蹤儀4進(jìn)行轉(zhuǎn)站，將其移動(dòng)到后一測(cè)量位置3。 當(dāng)然，如果有必要，還要將激光跟蹤儀4移動(dòng)到更多的測(cè)量位置上。在圖1中，激光跟蹤儀 4在前一測(cè)量位置2上的測(cè)量范圍Rl與激光跟蹤儀4在后一測(cè)量位置3上的測(cè)量范圍R2 由虛線扇形部分表示。如圖1 2所示，為了在工件1上進(jìn)行各通孔位置的標(biāo)定，以便后續(xù)通過(guò)開(kāi)孔設(shè)備進(jìn)行對(duì)這些孔的加工，本發(fā)明采用以下方式，即先將激光跟蹤儀4置于前一測(cè)量位置2上， 然后使用該激光跟蹤儀4掃描工件1的外輪廓面，此時(shí)在與激光跟蹤儀4配套使用的操作軟件上的界面上可自動(dòng)對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行擬和并得到空心球體的三維數(shù)字模型，并計(jì)算出該三維數(shù)字模型的球心(即工件1的基準(zhǔn)點(diǎn)A)相對(duì)激光跟蹤儀4的坐標(biāo)值，即圖1中基準(zhǔn)點(diǎn) A相對(duì)激光跟蹤儀4的坐標(biāo)原點(diǎn)Cl的坐標(biāo)值；然后，將待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)在工件1上的理論坐標(biāo)值輸入激光跟蹤儀4，引導(dǎo)該激光跟蹤儀4發(fā)射出指向待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)的激光束7，該激光束7照射到工件1表面上后形成的光斑就是待標(biāo)定孔位的中心點(diǎn)8。重復(fù)采用此方法能夠在激光跟蹤儀4的測(cè)量范圍Rl內(nèi)對(duì)各通孔的位置進(jìn)行標(biāo)定。之后，如圖1 2所示，再在工件1上設(shè)置至少四個(gè)參考點(diǎn)Bi、B2、B3、B4，并在前一測(cè)量位置2處使用激光跟蹤儀4依次測(cè)量出這些參考點(diǎn)Bi、B2、B3、B4相對(duì)該前一測(cè)量位置2的坐標(biāo)值(即參考點(diǎn)B1、B2、B3、B4相對(duì)激光跟蹤儀4的坐標(biāo)原點(diǎn)Cl的坐標(biāo)值)，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到這些參考點(diǎn)Bi、B2、B3、B4相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)A的坐標(biāo)值。通過(guò)該步驟能夠確定這些參考點(diǎn)B1、B2、B3、B4與基準(zhǔn)點(diǎn)A的位置關(guān)系。之后，就需要對(duì)激光跟蹤儀4實(shí)施轉(zhuǎn)站。如圖1 2所示，將激光跟蹤儀4從前一測(cè)量位置2移動(dòng)到后一測(cè)量位置3上以后，必須保證激光跟蹤儀4在前一測(cè)量位置2上的測(cè)量范圍Rl與激光跟蹤儀4在后一測(cè)量位置3上的測(cè)量范圍R2之間部分重疊，并且確保最少四個(gè)參考點(diǎn)B1、B2、B3、B4全部落入該重疊的范圍以內(nèi)。然后，就可以在后一測(cè)量位置 3處使用激光跟蹤儀4測(cè)量出上述至少四個(gè)參考點(diǎn)相對(duì)后一測(cè)量位置3的坐標(biāo)值，由于這些參考點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)A的位置關(guān)系已經(jīng)確定，因此經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)A相對(duì)后一測(cè)量位置3的坐標(biāo)值，即所述基準(zhǔn)點(diǎn)A相對(duì)激光跟蹤儀4的坐標(biāo)原點(diǎn)C2的坐標(biāo)值。至此， 激光跟蹤儀4的轉(zhuǎn)站就完成了。通過(guò)至少四個(gè)參考點(diǎn)才能唯一的確定所述基準(zhǔn)點(diǎn)A相對(duì)激光跟蹤儀4的坐標(biāo)原點(diǎn)C2的坐標(biāo)值。之后，如圖1 2所示，將待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)在工件1上的理論坐標(biāo)值輸入激光跟蹤儀4，引導(dǎo)該激光跟蹤儀4發(fā)射出指向待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)的激光束7，該激光束7照射到工件1 表面上后形成的光斑就是待標(biāo)定孔位的中心點(diǎn)8。重復(fù)采用此方法能夠在激光跟蹤儀4的測(cè)量范圍R2內(nèi)對(duì)各通孔的位置進(jìn)行標(biāo)定。如圖2所示，本發(fā)明具體采用以下方式在工件1上實(shí)現(xiàn)各參考點(diǎn)B1、B2、B3、B4的設(shè)置，即通過(guò)在工件1上固定安裝多個(gè)靶座5，這些靶座5均具有與激光跟蹤儀4的靶球6 適配的定位結(jié)構(gòu)，將靶球6裝入任意一靶座5后，靶球6的位置則被該靶座5固定，此時(shí)靶球6的中心即為某一參考點(diǎn)。顯然，該具體方式具有很高的重復(fù)定位精度。從圖1可見(jiàn)，激光跟蹤儀4在前一測(cè)量位置2上的測(cè)量范圍Rl與激光跟蹤儀4在后一測(cè)量位置3上的測(cè)量范圍R2仍不能完全覆蓋工件1的整個(gè)表面，因此就需要按相同的方式對(duì)激光跟蹤儀4進(jìn)行更多次的轉(zhuǎn)站，在此不再贅述。通過(guò)上面的說(shuō)明可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)際上利用了工件上固定不動(dòng)的參考點(diǎn)作為激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站的公共測(cè)量點(diǎn)，從而通過(guò)這些參考點(diǎn)對(duì)激光跟蹤儀轉(zhuǎn)站后工件基準(zhǔn)點(diǎn)的變化進(jìn)行約束，確保了對(duì)工件基準(zhǔn)點(diǎn)的重復(fù)定位精度。
權(quán)利要求
1.運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法，該方法使用激光跟蹤儀(4)先后在工件(1)周圍的至少兩個(gè)不同的測(cè)量位置對(duì)該工件(1)的同一基準(zhǔn)點(diǎn)(A)進(jìn)行重復(fù)定位， 其具體包括以下步驟1)確定工件(1)的基準(zhǔn)點(diǎn)(A)相對(duì)前一測(cè)量位置O)的坐標(biāo)值；2) 在工件(1)上設(shè)置至少四個(gè)參考點(diǎn)(B1、B2、B3、B4)，并在前一測(cè)量位置(2)處使用激光跟蹤儀(4)依次測(cè)量出這些參考點(diǎn)(B1、B2、B3、B4)相對(duì)該前一測(cè)量位置O)的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到這些參考點(diǎn)(Bi、B2、B3、B4)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)(A)的坐標(biāo)值；幻在后一測(cè)量位置 (3)處使用激光跟蹤儀(4)測(cè)量出上述至少四個(gè)參考點(diǎn)(B1、B2、B3、B4)相對(duì)后一測(cè)量位置 (3)的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)(A)相對(duì)后一測(cè)量位置(3)的坐標(biāo)值。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法，其特征在于 在步驟幻中具體采用以下方式在工件(1)上實(shí)現(xiàn)各參考點(diǎn)(B1、B2、B3、B4)的設(shè)置，即通過(guò)在工件(1)上固定安裝多個(gè)靶座(5)，這些靶座( 均具有與激光跟蹤儀(4)的靶球(6)適配的定位結(jié)構(gòu)，將靶球(6)裝入任意一靶座(5)后，靶球(6)的位置則被該靶座(5)固定， 此時(shí)靶球(6)的中心即為某一參考點(diǎn)。
3.上述運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法在空心球體上進(jìn)行孔位標(biāo)定的用途，具體是在確定出工件(1)的基準(zhǔn)點(diǎn)(A)相對(duì)某一測(cè)量位置的坐標(biāo)值后，將待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)在工件(1)上的理論坐標(biāo)值輸入激光跟蹤儀(4)，引導(dǎo)該激光跟蹤儀(4)發(fā)射出指向待標(biāo)定的目標(biāo)點(diǎn)的激光束(7)，該激光束(7)照射到工件(1)表面上后形成的光斑就是待標(biāo)定孔位的中心點(diǎn)(S)0
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有較高重復(fù)定位精度的用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法。該方法使用激光跟蹤儀先后在工件周圍的至少兩個(gè)不同的測(cè)量位置對(duì)該工件的同一基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)定位，其具體包括以下步驟1)確定工件的基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)前一測(cè)量位置的坐標(biāo)值；2)在工件上設(shè)置至少四個(gè)參考點(diǎn)，并在前一測(cè)量位置處使用激光跟蹤儀依次測(cè)量出這些參考點(diǎn)相對(duì)該前一測(cè)量位置的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到這些參考點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)值；3)在后一測(cè)量位置處使用激光跟蹤儀測(cè)量出上述至少四個(gè)參考點(diǎn)相對(duì)后一測(cè)量位置的坐標(biāo)值，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)后一測(cè)量位置的坐標(biāo)值。本發(fā)明還公開(kāi)了運(yùn)用激光跟蹤技術(shù)對(duì)工件實(shí)施重復(fù)定位的方法在空心球體上進(jìn)行孔位標(biāo)定的用途。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102155911SQ201010615810
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者余蘇, 龐大力, 段玲, 羅小剛 申請(qǐng)人:二重集團(tuán)(德陽(yáng))重型裝備股份有限公司